I catalizzatori sono fondamentali per rendere praticabili i processi industriali. Però, molti dei catalizzatori di metalli non preziosi utilizzati per la sintesi hanno una bassa attività, sono difficili da gestire, e/o richiedono condizioni di reazione dure. I ricercatori dell'Università di Osaka hanno sviluppato un catalizzatore di nanobarre di fosfuro di cobalto a cristallo singolo che supera molti dei limiti dei catalizzatori di cobalto convenzionali. I loro risultati sono stati pubblicati in JACS Au .

L'amminazione riduttiva è un'importante reazione chimica utilizzata per convertire i composti carbonilici in ammine. È un passaggio chiave nella produzione di molti materiali come polimeri, coloranti, e farmaceutici, ed è interessante perché i reagenti sono convenienti e ampiamente disponibili, e il sottoprodotto principale è l'acqua.

I catalizzatori attualmente utilizzati per l'amminazione riduttiva sono generalmente catalizzatori di metalli non preziosi come cobalto e spugne di nichel. Però, sono molto sensibili all'aria, e questo li rende difficili da gestire senza disattivazione. Richiedono anche condizioni di reazioni dure, come alte pressioni di H2, che aumenta i costi energetici e infrastrutturali. Perciò, lo sviluppo di un nuovo catalizzatore stabile all'aria e altamente attivo è altamente auspicabile.

I ricercatori hanno preparato un catalizzatore di nanobarre di fosfuro di cobalto a cristallo singolo per l'amminazione riduttiva dei composti carbonilici. L'introduzione del fosforo nel cobalto - un metodo chiamato "lega di fosforo" - rende il cobalto attivo e stabile nell'aria. Crea anche siti attivi ben definiti nella struttura cristallina, che portano a reazioni più selettive rispetto a quelle sui catalizzatori convenzionali.

"Il nostro nanorod è il primo catalizzatore di fosfuro metallico che è stato utilizzato per l'amminazione riduttiva, oltre ad essere il primo catalizzatore di cobalto efficace a pressione atmosferica, ", spiega il primo autore dello studio Min Sheng. "Inoltre, il nostro catalizzatore ha mostrato il più alto numero di turnover di tutti i catalizzatori di metalli non preziosi omogenei ed eterogenei testati per la stessa reazione."

Il catalizzatore nanorod mantiene l'elevata attività dopo quattro utilizzi, il che dimostra che si tratta di una valida alternativa per l'uso in processi che richiedono un'elevata produttività.

"Ci aspettiamo che il nostro catalizzatore a nanobarre dia un contributo significativo alla produzione di ammine efficiente in termini di costi ed energia, ", afferma l'autore corrispondente dello studio Takato Mitsudome. "Ma oltre a questo, crediamo che la lega di fosforo abbia il potenziale per migliorare la catalisi per molte altre reazioni organiche, portando a processi più verdi e più sostenibili che migliorano la produttività, conservare le risorse energetiche, ed evitare la dipendenza da composti pericolosi proteggendo il nostro ambiente".