Bilim İnsanları Vanadyumu Hidrojenasyon İçin Yararlı Bir Katalizör Haline Getiriyor

Tıpkı Cinderella’nın fakir bir gençten, küçük bir sihir yardımıyla büyüleyici bir prensese dönüşmesi gibi, ABD Enerji Bakanlığı Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim insanları sıradan bir metali çok fazla reaksiyon verebilen yararlı bir katalizör haline getirdi. Bu işlevi önceden pahalı, değerli metaller yerine getiriyordu.

Yeni bir çalışmada, Argonne kimyageri Max Delferro; bitkisel yağlardan petrokimyasal ürünlere, vitaminlere kadar her şeyi yapmakta kullanılan bir reaksiyon olan hidrojenasyonda vanadyumun daha önce görülmemiş bir katalitik aktivitesini analiz etti.

Delferro, “Tipik olarak, bu reaksiyonları katalizlemek için, platin, paladyum veya rodyum gibi değerli metaller gerekir.” Dedi ve şunları ekledi: “Eğer vanadyumu veya diğer bol bulunan metalleri soy metaller gibi katalitik aktif yapabilirsek, bu çok yaygın ve ticari açıdan önemli katalitik prosesler için ciddi şekilde maddi tasarruf sağlayabiliriz.”

Vanadyum ilk sıra geçiş metalidir. Bu terim vanadyumun periyodik tablodaki yerini ifade eder. Komşuları titanyum ve krom gibi, vanadyum da değerli metallere göre çok daha bol ve ucuzdur.

Ne yazık ki, çoğunlukla vanadyum tek başına hidrojenasyon prosesi için işe yaramaz. Vanadyumu işe yarar hale getirmek için üç basamaklı bir proses gerekiyor. İlk olarak vanadyumun, reaktivitesi çok yüksek ve kararlılığı çok düşük olan 3+ oksidasyon basamağında olması gerekiyor. İkinci olarak vanadyum nispeten yüzeyde dağılmış olmalı. Eğer atomlar büyük kümeler halinde kalırsa reaktiflik durur. Son olarak, vanadyum atomları “düşük koordinasyonda” olmalı. Bunun anlamı hedef molekülün bağlanması için elektriksel bölgeler olmalı.

Delferro son olarak şöyle söylüyor; “Tek atomlu vanadyumu, metal oksit yüzeylerindeki bu özel konfigürasyona sokmak kolay değil. Bunun için, yüzey organometalik kimyası* ve atomik katman kaplama gibi özel sentetik teknikler gerekiyor. Eğer vanadyum veya diğer bol bulunan metalleri diğer soy metaller gibi katalitik aktif yapabilirsek, bu çok yaygın ve ticari açıdan önemli katalitik prosesler için ciddi şekilde maddi tasarruf sağlayabiliriz.”

Delferro ve ekibi bu konfigürasyonda vanadyumu oluşturduklarında, katalitik aktivitede ciddi bir artış gördüler.

Yüzey organometalik kimyası: Surface organometallic chemistry

Kaynak: sciencedaily.com