Proprio come Cenerentola si è trasformata da povera adolescente in una magnifica principessa con l'aiuto di un po' di magia, gli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno trasformato un metallo comune in un utile catalizzatore per un'ampia classe di reazioni, un ruolo precedentemente riservato ai metalli preziosi costosi.

In un nuovo studio, Il chimico di Argonne Max Delferro ha potenziato e analizzato l'attività catalitica senza precedenti di un elemento chiamato vanadio per l'idrogenazione, una reazione che viene utilizzata per produrre di tutto, dagli oli vegetali ai prodotti petrolchimici alle vitamine.

"Tipicamente, catalizzare queste reazioni ha tipicamente richiesto metalli preziosi, come platino, palladio o rodio, " Disse Delferro.

Il vanadio è quello che i chimici chiamano un metallo di transizione di prima fila, che si riferisce al suo posto nella tavola periodica. Come i suoi vicini titanio e cromo, il vanadio è molto più abbondante ed economico dei metalli preziosi.

Sfortunatamente, la maggior parte del vanadio da solo non funzionerà per il processo di idrogenazione. Per far funzionare il vanadio è stato necessario un processo in tre fasi. Primo, il vanadio deve essere nel suo stato di ossidazione 3+, uno stato molto reattivo ma instabile. Secondo, il vanadio doveva essere relativamente disperso sulla superficie - se i grumi di atomi di vanadio erano troppo grandi, cesserebbero di essere altrettanto attivi. Scorso, gli atomi di vanadio dovevano essere "poco coordinati", il che significa che ci sarebbe spazio elettronico per il legame delle molecole bersaglio.

"Portare il vanadio a singolo atomo in questa configurazione speciale su superfici di ossido di metallo non è facile, "Ha detto Delferro. "Richiede l'uso di tecniche sintetiche speciali come la chimica organometallica superficiale e la deposizione di strati atomici. Però, se possiamo produrre il vanadio o un altro metallo abbondante, cataliticamente attivo come i metalli nobili, possiamo creare notevoli risparmi sui costi in questi processi catalitici molto comuni e commercialmente importanti".

Quando Delferro e il suo team hanno creato il vanadio in questa configurazione, hanno visto un drammatico aumento dell'attività catalitica.

Un articolo basato sullo studio, "Isolato, Organovanadio ben definito (III) su silice:catalizzatore a sito singolo per l'idrogenazione di alcheni e alchini, " apparso online in Comunicazioni chimiche il 9 maggio nel numero speciale, " ChemComm 's 2017 Emerging Investigators."