Catalizatori de dimensiuni nano

Nanoștiințele au evoluat foarte mult în ultima perioadă de timp datorită unei majore orientării și dorințe ale societății moderne de a miniaturiza la scală nano procesele care se desfășoară acum ca și microsisteme.În acest scop este bine știut că se dorește înlocuirii metodei abordării de jos in sus,metodă clasică,cu cea de jos în sus,o manevră strategică ce este comună în căteva arii ale nanoștiinței cum ar fi electronica,optoelectronica,detectarea,medicina și cataliza.

Cataliza este știința cheie în obținerea si dezvoltarea de noi compusi de început,chimicale fine,medicamente direct din materiile prime.Pe parcursul celui de al douăzecilea secol chimiști au avut realizări considerabile în cataliza eterogenă,întrucăt cataliza eterogenă a avut progese mari după cel de al Doilea Război Mondial (hidroformilarea) și apoi la începutul aniilor ’70 (hidrogenarea).

Cataliza eterogenă care beneficiază de pe urma unui catalizator ușor de îndepărtat din masa de reacție și posibilitatea de utilizare a temperaturiilor ridicate,a suferit foarte mult din cauza lipsei selectivității și greutatea de desluși aspectele mecanismului de desfășurare,aspecte ce sunt indispensabile pentru înbunătățirea parametriilor de lucru.

Cataliza omogenă este foarte eficientă și selectivă,dar este folosită doar în căteva procese de obținere industriale,deoarece aceasta prezintă imposibilitatea de a îndepărta catalizatorul din mediul de reacție,iar intervalul de temperatură pe care poate fii folosită cataliza omogenă este destul de mic datorită stabilității termice scăzute.

Aspectele catalizei verde sau prietenoase cu mediul presupune impunerea unor noua standarde care reprezintă alte piedici în dezvoltarea catalizei,de aceea în ziua de astăzi cataliza trebuie de exemplu să nu mai elibereze fosfină în atmosferă iar catalizatorul trebuie să fie cat mai ușor de extras din mediul de reacție și să poată fii reciclat de un număr căt mai mare și cu o eficientă ridicată.Noiile condiții impuse de societatea modernă a reprezentat pentru dezovlatarea interfatie dintre cataliza omogenă si cea eterogenă doar un alt set de piedici,însă cunoștiintele dobăndite în domeniul catalizei omogene,eterogene și în domeniul non-clasic au fost mulțumitoare pentru optimizarea proceselor catalizate.

În acest context utilizarea de nanoparticule ale metalelor tranziționale în cataliză este vitală deoarece aceste nanoparticule imită suprafața metalelor activate și catalizează la scară nano și astfel măresc sesizabil selectivitatea și eficiența procesului de cataliză eterogenă.

Nanoparticulele de metale tranziționale reprezintă o structură cluster conținănd de la căteva zeci pănă la căteva mii de atomii de metal stabilizații cu ajutorul a diferite substanțe din clase precum liganzi,surfactanți,polimeri sau dendrimeri care le protejează suprafața.In funcție de aglomerăriile de atomi de metal care se formează mărimea unei nanoparticule de metal tranzițional poate varia de la cățiva nanometri pănă la zeci sau chiar sute de nanometri,însă cei mai activi în cadrul procesului de cataliză sunt cele de mărimi mici adică doar cățiva nanometri în diametru pănă la maxim ordinul zecilor de nanometri.

Nanoparticulele pot fii folosite ca și catalizator și în cataliza omogenă sau alternativ acestea pot fii eterogenizate prin fixarea pe un suport eterogen cum ar fii silicea,alumina,diferiți oxizi,pe carbon sau nanotuburi de carbon.Prin urmare,aria de activitate a nanoparticulelor de metale tranziționale implică atăt cataliza omogenă căt și pe cea eterogenă,de aceea acest tip de catalizatori au mai fost numiți și catalizatori “semi-eterogeni”.

Datorită tuturor proprietățiilor posedate de nanoparticulele de metale tranziționale acestea au atras atenția foarte mult în ultimul timp datorită selectivității,eficienței și capacității mari de a fii recuperate și reutilizate în procesele de cataliză conform normelor de mediu impuse de societatea modernă.

Nanoparticulele metalelor tranziționale se pot obțione cel mai ușor prin reducerea diferitelor săruri din natură cu ajutorul diferițiilor reducătoru cum ar fii NaBH4 sau cu ajutorul fosforului, așa cum a demonstrat Faraday la începuturile obținerii acestui tip de catalizatori.

Acestea pot fii stabilizate apoi prin diferite metode cum ar fii electrostatice, sterice, electrosterice, liganzi sau pot fii imobilizate pe suporții anorganici sau diferiți polimeri.Nanoparticulele mai pot fii obținute ocazional prin vaporizarea metalului în stare atomică sau prin formarea de complecșii ai metalelor.

2.Sinteze de nanoparticule

2.1 Sinteza electrosterică

Stabilizarea electrosterică (electrostatic cu anioni halogenură localizată între suprafața nanoparticulelor încărcate pozitiv și cationi de tetra-butil-N-amoniu și steric cationul de tetra-butil-N-amoniu) a nanoparticulelor de metal obținute prin reducerea a unei saruri a metalului cu clorul in prezența de cationi tetra-butil-N-amoniu.Prezența ioniilor halogenură sau a altor anioni în apropierea suprafeței nanoparticulelor a fost demonstrată.Finke a demonstrat că stabilizarea nanoparticulelor de iridiu de către anioni este realizată prin următoarea succesiune polioxometalat-citrat-poliacrilat-clorură.Prin urmare stabilizarea nanoparticulelor de metal de către anioni poate avea deasemenea un component steric important.