Gli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno identificato una nuova classe di catalizzatori a base di argento per la produzione dell'ossido di propilene chimico industriale utile che è sia ecologico che meno costoso.

"La produzione di ossido di propilene ha una quantità significativa di sottoprodotti dannosi per l'ambiente, compresi i rifiuti clorurati o perossicarbossilici, " ha affermato il chimico Stefan Vajda della Divisione di scienza dei materiali e Centro per i materiali su scala nanometrica di Argonne. "Abbiamo identificato nanocluster di argento come catalizzatori che producono questa sostanza chimica con pochi sottoprodotti a basse temperature".

L'ossido di propilene è comunemente usato nella creazione di materie plastiche e glicoli propilenici per vernici, detergenti per la casa e liquidi per freni per autoveicoli.

Lo studio è il risultato di un team altamente collaborativo che ha coinvolto cinque divisioni Argonne e collaboratori del Fritz-Haber-Institut di Berlino e dell'Università dell'Illinois a Chicago, inclusa una collaborazione tra lo sforzo sperimentale guidato da Stefan Vajda e l'analisi teorica guidata dal chimico dei materiali Larry Curtiss e dal nanoscienziato Jeff Greeley.

Grandi particelle d'argento sono state utilizzate per produrre ossido di propilene dal propilene, ma hanno sofferto di una bassa selettività o una bassa conversione in ossido di propilene, creando una grande quantità di anidride carbonica. Vajda ha scoperto che i cluster di argento su scala nanometrica, costituito sia da tre atomi che da cluster più grandi di 3,5 nanometri di dimensione, sono catalizzatori altamente attivi e selettivi per la produzione di ossido di propilene.

Curtiss e Greeley hanno quindi modellato il meccanismo alla base del motivo per cui queste nanoparticelle ultrapiccole di argento erano così efficaci nella creazione di ossido di propilene. Hanno scoperto che la struttura elettronica a guscio aperto dei catalizzatori d'argento era l'impulso alla base della selettività dei nanocluster.

"L'ossido di propilene è un elemento costitutivo nella creazione di molte altre sostanze chimiche rilevanti a livello industriale, ma gli attuali metodi per crearlo non sono efficienti, " disse Curtis.

"Questa è fondamentalmente una reazione del Santo Graal, " ha rimarcato Greeley. "Il lavoro apre un nuovo capitolo nel campo dell'argento come catalizzatore per l'epossidazione del propene, "aggiunse Curtis.

Un articolo su questo lavoro sarà pubblicato nel numero del 9 aprile della rivista Scienza .