Schema composito di nanoparticelle oro-platino. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il perossido di idrogeno diluito in acqua è usato come disinfettante per curare le ferite. È ampiamente utilizzato nell'industria come agente ossidante ecologico per rimuovere le impurità dai semiconduttori, per il trattamento dei rifiuti, e altre applicazioni. Attualmente, è prodotto principalmente dall'idrogenazione e dall'ossidazione sequenziali dell'antrachinone (AQ). Però, questo processo non è solo ad alta intensità energetica e richiede strutture su larga scala, ma anche AQ è tossico.
In alternativa al processo AQ, ricercatori hanno proposto la sintesi diretta del perossido di idrogeno dall'idrogeno (H 2 ) e ossigeno (O 2 ) utilizzando un catalizzatore di palladio (Pd). Però, la commercializzazione della tecnologia è stata impegnativa perché la quantità di acqua (H 2 O) formato è maggiore del perossido di idrogeno (H 2 oh 2 ) durante il processo.
Al Korea Institute of Science and Technology (KIST), un team di ricerca congiunto del Dr. Sang Soo Han e del Dr. Donghun Kim (Centro di ricerca sulla scienza computazionale), Dr. Seung Yong Lee (Centro di ricerca sull'architettura dei materiali), e il professor Kwan-Young Lee alla Korea University (Corea University, Il presidente Jin Taek Chung) hanno sviluppato un catalizzatore in lega platino-oro per la produzione di perossido di idrogeno basato su una simulazione al computer. La selettività del perossido di idrogeno può essere aumentata al 95% utilizzando questo catalizzatore, rispetto al solo 30-40% per un catalizzatore al palladio, il che indica che il perossido di idrogeno risulta dal catalizzatore Pt-Au con solo una piccola quantità di acqua.
Sebbene sia difficile miscelare omogeneamente Pt e Au per sviluppare un catalizzatore legato a causa dell'intrinseca immiscibilità dei metalli, i ricercatori sono riusciti a sintetizzare nanoparticelle sotto forma di leghe riducendo con la forza i precursori di Pt e Au. Anche, usando questo metodo, il contenuto di ogni particella metallica potrebbe essere controllato regolando la quantità di precursori di Pt e Au.
Il perossido di idrogeno può essere prodotto ovunque senza grandi attrezzature semplicemente iniettando sia idrogeno che ossigeno in una soluzione acquosa utilizzando il nuovo catalizzatore. A differenza del catalizzatore Pd, il catalizzatore Pt-Au può produrre acqua ossigenata fino al 95% anche a temperatura ambiente (10 gradi C) e pressione atmosferica (1 atm). Inoltre, una reazione catalitica può essere mantenuta per più di otto ore a causa della stabilità strutturale del catalizzatore.
I ricercatori hanno stabilito chiaramente la struttura cristallina delle nanoparticelle di lega di Pt-Au eseguendo ulteriori simulazioni al computer, che è difficile da risolvere utilizzando tecniche generali di analisi dei materiali. Ha cantato Soo Han, capo del Centro presso KIST, disse, "È importante che i catalizzatori sviluppati forniscano un'opzione di produzione di perossido di idrogeno ecologico che possa essere applicata senza alcuna limitazione dei siti di produzione. Pertanto, la commercializzazione per la sintesi diretta del perossido di idrogeno verrebbe notevolmente accelerata superando la limitazione dei catalizzatori al Pd a bassa selettività. Il tempo e il costo per lo sviluppo di nuovi catalizzatori, esplorato principalmente attraverso tentativi ed errori, potrebbe essere notevolmente ridotto attraverso simulazioni al computer."
