Takayuki Kojima con il sistema di misura catalitico. Credito:Università di Tohoku
Seguendo un approccio interdisciplinare, ricercatori in Giappone hanno trovato nuovi catalizzatori utilizzando leghe Heusler uniche. La maggior parte degli studi sui catalizzatori sono stati condotti da ricercatori in chimica. Però, i catalizzatori riguardano anche altri campi di ricerca. Per esempio, scienza dei materiali, compresa la metallurgia, comporta anche la produzione e l'analisi di catalizzatori, e la fisica dello stato solido è necessaria per comprendere le strutture elettroniche con proprietà catalitiche. Perciò, l'esperienza di diversi campi è essenziale per gli studi catalitici.
Leghe di Heusler (formula:X 2 YZ) sono molto popolari come magnetici (spintronici), termoelettrico, e materiali a memoria di forma. Sebbene siano quasi sconosciuti come catalizzatori, hanno grandi caratteristiche:(1) molti possibili insiemi di X, si, e Z consentono la scoperta di nuovi catalizzatori; e (2) la possibilità di sostituzione elementare (ad esempio X 2 YZ 1- X Z' X ) consente la messa a punto delle proprietà catalitiche.
Takayuki Kojima dell'Università di Tohoku, il cui dottorato coinvolto nella ricerca di materiali magnetici, concepì l'uso delle leghe di Heusler come catalizzatori, e ha condotto la ricerca con il gruppo di ricerca An Pang Tsai che studia i catalizzatori dal punto di vista della metallurgia. Hanno trovato buoni catalizzatori, Co 2 (Mn o Fe) Ge, per l'idrogenazione selettiva di alchini, basato sulla caratteristica 1. Hanno anche dimostrato il controllo preciso della catalisi basato sulla caratteristica 2.
I nuovi catalizzatori non includono metalli nobili preziosi, a differenza dei catalizzatori industriali a base di Pd. Possono sostituire i catalizzatori Pd se la superficie è sufficientemente allargata, Per esempio, producendo nanoparticelle.
Inoltre, la messa a punto della catalisi per sostituzione elementare è difficile da fare nelle leghe ordinarie. Questa scoperta non ha solo vantaggi pratici, ma sarà utile anche per indagare meccanismi di catalisi su leghe ancora non del tutto rivelati.
Il team ora mira a sviluppare catalizzatori pratici con ampie aree superficiali e a rivelare in profondità i meccanismi di buone prestazioni. "Riteniamo che questo studio ispirerà molti ricercatori in tutti i campi correlati a cercare di trovare buoni catalizzatori Heusler per vari processi di reazione, " disse Kojima.
