La necessità di essere consumatori consapevoli sta diventando una priorità per una parte sempre crescente della società. Ciò significa che ottenere processi chimici efficienti e sostenibili dal punto di vista ambientale è più importante che mai. Un modo per influenzare l'efficienza della reazione è la catalisi. Però, quando si sceglie un catalizzatore spesso è necessario bilanciare diversi fattori, tra cui prestazioni e costi. I ricercatori dell'Università di Osaka hanno segnalato un catalizzatore di fosfuro di nano-cobalto per l'idrogenazione dei nitrili che combina efficienza, efficacia dei costi, maneggevolezza, e riutilizzabilità. I loro risultati sono stati pubblicati in Scienze chimiche .

L'idrogenazione dei nitrili ad ammine primarie è un processo importante che fornisce i mattoni per molti prodotti e combustibili di uso quotidiano. Le ammine primarie sono utilizzate come solventi e tensioattivi, nonché nelle procedure per la produzione di coloranti, prodotti farmaceutici, e plastiche.

L'ottimizzazione dell'idrogenazione del nitrile nell'interesse dei costi e della sostenibilità ambientale ha portato alla segnalazione di numerosi tipi diversi di catalizzatore. I catalizzatori metallici abbondanti sulla terra sono convenienti, a causa dell'ampia disponibilità che suggerisce il loro nome, ma mancano di stabilità all'aria, rendendoli difficili da gestire. In contrasto, catalizzatori di metalli preziosi possono essere utilizzati in condizioni blande, ma sono proibitivi per processi su larga scala.

I ricercatori hanno quindi sviluppato un catalizzatore di fosfuro di cobalto eterogeneo in lega non metallica che forma nanoparticelle (nano-Co2P) che sono stabili nell'aria e raggiungono un'idrogenazione efficiente in condizioni blande. In modo cruciale, nano-Co2P può anche essere separato e riutilizzato per reazioni successive.

"Nonostante sia stabile nell'aria, il nostro catalizzatore di fosfuro di nano-cobalto ha un'attività molto elevata, ", spiega l'autore dello studio Min Sheng. "Il suo numero di fatturato, che fornisce una misura di quanto sia produttivo un catalizzatore, è 58, 000. Per contestualizzare questo, questo è un miglioramento fino a 500 volte rispetto ai catalizzatori precedentemente riportati per questo tipo di reazione".

Utilizzando il catalizzatore nano-Co2P, reazioni di idrogenazione potrebbero essere effettuate utilizzando gas idrogeno a pressione ambiente, rendendo così nano-Co2P il primo catalizzatore di metallo terrestre ad essere utilizzato con successo in condizioni blande. Questo offre numerosi vantaggi in termini di costi e sicurezza. Inoltre, il catalizzatore si è rivelato efficace per idrogenare i nitrili in un'ampia gamma di diverse molecole organiche.

"Il nostro studio è il primo esempio di un catalizzatore eterogeneo stabile all'aria di fosfuro metallico utilizzato per questo tipo di reazione, " Spiega l'autore principale dello studio Takato Mitsudome. "Crediamo che i nostri risultati ispireranno una nuova direzione nella catalisi dei processi sintetici, sostenere pratiche sostenibili che proteggano l'ambiente."