Муравьиная кислота (FA) имеет низкую токсичность, высокое содержание водорода, а также является недорогой и негорючей, что делает ее привлекательным материалом для хранения водорода. Поэтому значительные усилия были направлены на оптимизацию использования FA в качестве источника водорода.
Однако ранее описанные реакции получения дейтерийных газов из ТВС требовали дорогостоящей дейтериевой формы ТВС в качестве исходного материала и материалов с высокой токсичностью. Кроме того, использование гомогенных процессов, в которых катализатор и реагенты представляют собой одну и ту же фазу, сделало извлечение катализаторов сложным и дорогостоящим в крупном масштабе.
Исследователи сообщают о гетерогенно катализируемом процессе, в котором катализатор представляет собой фазу, отличную от реагентов, с использованием нанокатализатора из сплава на основе палладия (PdAg). Катализатор нанесен на подложку из диоксида кремния, модифицированную аминогруппами, которые ускоряют реакцию.
Было обнаружено, что аминогруппы играют центральную роль в жизнеспособности реакции, и была продемонстрирована корреляция между основностью используемых аминогрупп и селективностью реакции.
«Процессы с гетерогенным катализом имеют преимущество, поскольку они снижают потребность в сложном разделении», – объясняет ведущий автор исследования Кожуке Мори. «Другими преимуществами нашего процесса являются рентабельный исходный материал на основе муравьиной кислоты и контроль над получаемым газом, который мы продемонстрировали путем настройки аминогрупп на поверхности катализатора.
Мы также показали, что реакция обмена H / D, которая приводит к образованию газов изотопов водорода, включает квантовый туннельный эффект."
Молекулы, которые содержат дейтерий вместо водорода, являются чрезвычайно полезными инструментами исследования в химии и науках о жизни из-за их отличных свойств ядер дейтерия по сравнению с водородными эквивалентами.
«Спрос на дейтерированные продукты продолжает расти по мере того, как их приложения разрабатываются и становятся все более распространенными; поэтому важно сделать производство прекурсоров более доступным», – объясняет автор исследования Хироми Ямасита. «Япония, в частности, сильно зависит от импортных материалов, поэтому мы надеемся, что наш катализатор приведет к созданию жизнеспособных недорогих систем, которые смогут удовлетворить растущий мировой спрос."