Um químico da Universidade RUDN desenvolveu um catalisador de silicato de estanho para a produção de ésteres - aromatizantes, plastificantes, e componentes de biocombustíveis. Ao contrário dos catalisadores existentes, o novo material pode ser reativado e reutilizado. Os resultados são publicados na revista Materiais microporosos e mesoporosos .

Os catalisadores não são consumidos no processo de reações químicas, no entanto, é difícil em alguns casos separá-los dos resíduos de síntese e reutilizá-los. Por exemplo, catalisadores de ácido inorgânico são usados ​​para esterificação, isto é, para obter ésteres de ácidos orgânicos e álcool. Nesse caso, o produto final da reação deve ser purificado e os resíduos eliminados, junto com os catalisadores, uma vez que é mais caro separá-los para reutilização do que adquirir novos.

Uma solução promissora são os catalisadores sólidos à base de íons de estanho depositados em um substrato de suporte poroso. Seus "centros ativos" estão localizados em sua superfície:íons nos quais ocorre uma transformação química, por exemplo, a formação de éter. Contudo, íons de estanho são "lavados" durante o uso de tais materiais, e eles perdem sua atividade. Além disso, muito óxido de estanho inútil é formado durante a fabricação do catalisador, além de íons.

O químico da Universidade RUDN Rafael Luque desenvolveu um novo método de produção de catalisador que resulta em uma matriz de silicato porosa com íons de estanho "embutidos" (Sn ₄ ⁺ ) mantidos juntos por fortes ligações químicas.

"Ele permite o projeto de materiais à base de Sn altamente ativos e seletivos para processos catalisados ​​por ácido - não apenas para esterificação de ácido levulínico - que também podem ser reutilizados, sendo altamente estável sob temperaturas e pressões moderadas, "disse Luque.

Embora os métodos existentes para a criação de tais catalisadores envolvam estanho sendo aplicado a uma matriz porosa acabada de dióxido de silício, o professor Luque formou o catalisador "do zero". O substrato de dióxido de silício em seu experimento foi formado a partir de um precursor (tetraetoxissilano) na presença de estanho, devido ao qual íons de estanho foram incorporados na estrutura química do substrato.

O estudo do substrato usando XPS (espectroscopia de fotoelétrons de raios-X) mostrou que uma ligação química de óxido de silício e estanho (Si – O – Sn) de fato se formou no catalisador.

A área de superfície de 1 grama de catalisador é significativa - é de 600 metros quadrados. Uma vez que as reações químicas ocorrem na superfície de um catalisador, quanto maior sua área de superfície, quanto maior a atividade. A maioria dos catalisadores baseados em uma matriz de silício tem uma área útil duas a três vezes menor:cerca de 200-300 metros quadrados por grama.

Os químicos testaram a atividade do novo catalisador na síntese de ésteres de ácido levulínico. O ácido levulínico é um produto do processamento de carboidratos como glicose e amido. Ao interagir com álcoois, forma ésteres, que podem ser usados ​​como aromatizantes, plastificantes, e componentes de biocombustíveis. Descobriu-se que o novo catalisador permite a obtenção de ésteres de ácido levulínico com um rendimento máximo do produto de 44 a 99 por cento - o valor corresponde à eficiência dos catalisadores mais comumente usados.

Além disso, o catalisador foi testado para reutilização - o experimento mostrou que sua atividade não diminuiu após cinco regenerações.

"Em princípio, o uso do catalisador pode ser estendido a outras reações catalisadas por ácido, incluindo isomerizações, eterificações, etc. para a produção de compostos de interesse para as indústrias de química fina (aromatizantes, odorantes, farmacêutica) e até mesmo na indústria petroquímica. As vantagens da abordagem proposta incluem simplicidade, natureza relativamente barata do catalisador, capacidade de reutilização e estabilidade e versatilidade em comparação com outras implementadas anteriormente, "Luque notou.