Silicalite-1 de titânio (TS-1) não é um novo catalisador:já se passaram quase 40 anos desde seu desenvolvimento e a descoberta de sua capacidade de converter propileno em óxido de propileno, um importante produto químico básico na indústria química. Agora, combinando vários métodos, uma equipe de cientistas da ETH Zurique, a Universidade de Colônia, o Instituto Fritz Haber e a BASF revelaram o surpreendente mecanismo de ação desse catalisador. De Colônia, o grupo de trabalho do Professor Dr. Albrecht Berkessel no Departamento de Química estava envolvido. Essas descobertas ajudarão a pesquisa de catalisadores a dar um importante passo em frente.

O óxido de propileno é usado na indústria para fazer produtos como poliuretanos, aditivos anticongelantes e fluidos hidráulicos. Mais de 11 milhões de toneladas métricas de óxido de propileno são produzidas anualmente na indústria química em todo o mundo, das quais 1 milhão de toneladas métricas já são produzidas pela oxidação do propeno com peróxido de hidrogênio. Esta reação química é catalisada por TS-1, um microporoso, material cristalino feito de silício e oxigênio e contendo pequenas quantidades de titânio. O catalisador tem sido usado com sucesso por 40 anos e os especialistas presumiram que o centro ativo em TS-1 contém indivíduos, átomos de titânio isolados que garantem a reatividade especial do catalisador.

Uma equipe de pesquisadores da ETH Zurique, a Universidade de Colônia, o Instituto Fritz Haber e a BASF questionaram essa suposição. "Nos últimos anos, dúvidas surgiram sobre se a suposição sobre o mecanismo de ação está correta, uma vez que se baseia principalmente em analogias com catalisadores comparáveis ​​e menos em evidências experimentais. Mas se você tentar otimizar um catalisador com base em uma suposição errada, é muito difícil e pode levá-lo na direção completamente errada. Portanto, era importante examinar essa suposição mais de perto, "explica o cientista da BASF Dr. Henrique Teles, um dos co-autores da publicação científica, o ponto de partida para a colaboração.

Em um estudo agora publicado em Natureza , a equipe foi capaz, usando estudos de NMR de estado sólido e modelagem de computador, para mostrar que dois átomos de titânio vizinhos são necessários para explicar a atividade catalítica particular. Isso, por sua vez, levou a equipe de pesquisa a concluir que os átomos de titânio não estão isolados, mas sim o centro cataliticamente ativo consiste em um par de titânio. "Nenhum dos métodos que usamos no estudo é fundamentalmente novo, mas nenhum dos grupos de pesquisa envolvidos no estudo poderia ter realizado a investigação por conta própria, "enfatiza o Prof. Christophe Copéret da ETH Zurich, o autor da correspondência da publicação. "Somente a combinação de diferentes áreas de especialização e várias técnicas tornou possível examinar mais de perto o centro ativo do catalisador."

"Trabalhamos por muitos anos para elucidar o mecanismo de reação de um catalisador de titânio homogêneo e descobrimos que - ao contrário do que se supõe na literatura - o peróxido de hidrogênio é ativado por um par de titânio. Foi realmente um momento especial quando vimos no estudo atual que os resultados da catálise homogênea também se aplicam à catálise heterogênea, "disse o co-autor Prof. Albrecht Berkessel da Universidade de Colônia. E o Dr. Thomas Lunkenbein, co-autor do Instituto Fritz Haber de Berlim, acrescenta:"Estamos muito satisfeitos por poder dar uma contribuição para este estudo. Com nossas análises, fomos capazes de fundamentar as conclusões. O conhecimento de um centro diatômico ativo é de fundamental importância e abre novas possibilidades na pesquisa de catalisadores. "

A equipe está convencida de que os resultados deste estudo não ajudarão apenas a melhorar os catalisadores existentes, mas também para desenvolver novos catalisadores homogêneos e heterogêneos.