Гидрирование, реакция молекулярного водорода с другим соединением или элементом, является одной из наиболее хорошо изученных химических реакций в мире, с промышленным применением, начиная от нефтехимии и заканчивая производством пищевых продуктов и фармацевтическими препаратами.
В большинстве таких приложений гидрирования используются катализаторы из редких металлов, такие как палладий или платина, для ускорения химических реакций.
Несмотря на высокую эффективность, эти металлы дороги и ограничены в поставках, что создает экологические и экономические проблемы.
Чтобы обойти эти проблемы, исследователи из Университета Макгилла, Центра устойчивых ресурсных исследований RIKEN и Института молекулярных наук разработали свою новую технику с использованием железа, гораздо менее дорогостоящего и гораздо более распространенного элемента. В прошлом железо исключалось из-за того, что оно ржавеет в присутствии кислорода и воды, что сводит на нет его каталитический эффект.
Новый метод, описанный в статье, опубликованной в журнале Green Chemistry, позволяет получать наночастицы железа непосредственно внутри полимерной матрицы, которая защищает поверхность железа от ржавчины, позволяя реагентам достигать ее и вступать в реакцию.
Полученная в результате система наночастиц железа, стабилизированных полимером в воде, является первой в своем роде: безопасной, дешевой и экологически чистой каталитической системой для реакций гидрирования.
«Наша цель — разработать катализаторы на основе железа не только для гидрирования, но и для различных органических превращений, которые можно будет использовать в будущих промышленных применениях», — поясняет исследователь RIKEN д-р. Йоичи М. А. Ямада, один из авторов статьи. «Если катализаторы на основе редких металлов можно будет заменить катализаторами на основе железа, то мы сможем преодолеть нашу дорогостоящую и опасную зависимость от редких металлов."