Алюминий готов стать столь необходимой дешевой альтернативой для чрезвычайно важной технологии — катализаторов.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа ученых из Королевского колледжа Лондона и Тринити-колледжа Дублина описывает новый вид алюминия, называемый “циклотриалюманом”, который представляет собой соединение из трех атомов алюминия, расположенных в тримерной (или треугольной) структуре. Благодаря своей высокой реакционной способности и способности сохранять свои свойства при растворении в различных растворах, этот новый алюминий может стать более дешевой и экологически чистой альтернативой типичным катализаторам, которые обычно относятся к металлам платиновой группы (МПГ) периодической таблицы.
“Переходные металлы — это рабочие лошадки химического синтеза и катализа, но многие из наиболее полезных становятся все более труднодоступными и труднодобываемыми”, — заявила в пресс-релизе Клэр Бэкуэлл, старший автор исследования из Королевского колледжа Лондона. “Химики обращались к более распространенным элементам периодической таблицы, и мы выбрали [алюминий], поскольку он чрезвычайно распространен, что делает его примерно в 20 тысяч раз дешевле, чем драгоценные металлы, такие как платина и палладий”.
Платина и палладий являются такими привлекательными кандидатами на роль катализаторов, потому что они обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению, но при этом легко разрывают и образуют химические связи благодаря своим выгодным электронным свойствам. Это очень полезно для химиков, но достать платиновые металлы непросто, и это дорого обходится окружающей среде. Большая часть мировой платины, например, добывается в Южной Африке, которая продолжает использовать уголь для большей части своих потребностей в электроэнергии, а для извлечения всего нескольких граммов платиновых металлов требуется энергоемкая переработка не менее тонны руды. Другими словами, более дешевая, более экологичная и широко доступная альтернатива полностью изменила бы ситуацию.
Циклотриалюман, созданный Бэкуэлл и её командой, является исключительно хорошим катализатором для ряда реакций, возможно, наиболее важным из которых является расщепление диводорода — важный химический процесс в производстве водородной энергии — и образование этилена, используемого в пластмассах.
Однако, изучая каталитические свойства этих новых типов алюминия, исследователи также обнаружили новые реакции, превосходящие возможности переходных металлов.
“Мы можем использовать этот тример алюминия для создания совершенно новых соединений с уровнями реакционной способности, которые никогда ранее не наблюдались”, — сказала Бэкуэлл в пресс-релизе. “Эти возможности выходят за рамки переходных металлов, которые мы изначально пытались имитировать, и выходят на передний план химических исследований”.