A redução eletroquímica de um grupo de compostos orgânicos na platina é fortemente dependente do arranjo dos átomos na superfície da platina. Christoph Bondue, pós-doutorado no grupo de Marc Koper, publicou isso em Catálise Natural em 4 de março. A redução desses compostos é um processo importante para tornar as matérias-primas químicas mais sustentáveis.

De longe, a maioria das matérias-primas da indústria química é baseada em fontes fósseis, tornando-os inerentemente insustentáveis. Uma alternativa mais sustentável seria mudar para matérias-primas relacionadas à biomassa, por exemplo, na síntese de plásticos. Comparado aos hidrocarbonetos fósseis, a biomassa contém muito mais ligações C =O:um átomo de carbono e oxigênio com uma ligação dupla. Esse composto com uma ligação C =O também é chamado de cetona. Antes que essa biomassa possa ser usada em processos químicos existentes, as ligações C =O devem ser reduzidas.

“Se você conseguir fazer essa redução usando eletricidade gerada de forma sustentável, em outras palavras, com eletroquímica, isso seria bom, "diz Marc Koper, Professor de Catálise e Química de Superfície. "É nisso que nos concentramos neste estudo." A pesquisa faz parte de um projeto NWO no contexto de "New Chemical Innovations, "co-financiado pela Shell e Akzo Nobel.

Para esta pesquisa, Bondue e Koper colaboraram com Federico Calle-Vallejo da Universidade de Barcelona. Calle-Vallejo apoiou o trabalho experimental com cálculos computacionais. Os pesquisadores analisaram o composto cetônico mais simples, o solvente acetona - mais conhecido pela maioria das pessoas como removedor de esmalte. Eles examinaram a possibilidade de reduzir a ligação C =O usando eletroquímica, com platina como eletrocatalisador. A estrutura atômica da superfície da platina afetou não apenas a eficácia da reação, mas também o resultado.

Por exemplo, nada acontece em uma superfície de platina na qual os átomos estão mais compactados, na estrutura em favo de mel. Em uma superfície em que os átomos de platina estão dispostos como um tabuleiro de xadrez, forma-se um produto que não quer mais sair da superfície:tal superfície de platina se inativa. A redução real da ligação C =O só ocorre se houver os chamados defeitos na estrutura da superfície. Essas são interrupções na estrutura regular do favo de mel ou do tabuleiro de xadrez.

A catálise acontece de tal forma que o produto da redução depende de como exatamente os átomos de platina estão dispostos no defeito. Para descrever isso com mais detalhes, químico use o número de coordenação. Isso indica a quantos outros átomos um átomo de platina está conectado. Koper e seus colegas descobriram que um defeito com um alto número de coordenação produz 2-propanol, um álcool. Em um defeito com um número de coordenação inferior, os pesquisadores mediram o propano - uma molécula na qual o átomo de oxigênio originalmente contido na acetona reagiu completamente.

"Tem sido relatado regularmente que a reatividade é muito sensível à estrutura da superfície da platina, "diz Koper." Veja, por exemplo, a pesquisa recente de Ludo Juurlink, que usou uma superfície curva de platina. Mas a observação de que a seletividade - ou o produto que você faz - é tão sensível à estrutura local é bastante singular. "

"Com este insight, podemos desenvolver catalisadores de forma mais eficiente para a conversão de moléculas relacionadas à biomassa em produtos finais desejados, "diz Koper." Nossos experimentos recentes mostram que cetonas mais complexas do que acetona exibem o mesmo comportamento, como a redução da acetofenona, uma fragrância aromática. ”Isso é um indício de que as pesquisas de Koper e seus colaboradores podem ser extrapoladas para a redução da biomassa.