junio 23, 2021

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Los científicos muestran una forma mejor y más ecológica de producir peróxido de hidrógeno

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Investigadores de la Universidad de Illinois demostraron una forma más eficiente y ecológica de producir peróxido de hidrógeno con nanopartículas de oro y paladio, un catalizador que descubrieron que funciona mejor cuando las partículas de paladio están rodeadas de oro. Crédito: Claire Benjamin / Universidad de Illinois Urbana-Champaign

Peróxido de hidrógeno (H.2a2) Para la desinfección de heridas leves en el hogar y para reacciones oxidativas en la fabricación industrial. Ahora, la epidemia ha aumentado la demanda de este químico y sus propiedades antisépticas. Aunque tiene un precio razonable en una tienda de comestibles, H2a2 De hecho, es difícil de fabricar a gran escala y caro.


Un equipo dirigido por la Universidad de Illinois Urbana-Champaign demostró una forma más eficiente y ecológica de producir H.2a2, Según un estudio reciente publicado en Revista de la Sociedad Química Estadounidense.

“ Si bien los dos componentes, hidrógeno y oxígeno, son económicos o están disponibles libremente en la atmósfera, Peróxido de hidrógeno Dijo el primer autor Thomas Ricardoli, estudiante de posgrado en Productos quimicos E Ingeniería Biomolecular en UIUC.

Actualmente, H.2a2 Requiere un proceso complejo de varios pasos y excelentes instalaciones. Además, este método tradicional se basa en un producto químico intermedio (antraquinona) derivado de combustibles fósiles.

Hace décadas, los investigadores propusieron un método alternativo de un solo paso más simple, más barato y más ecológico en el que A. Catalizador (Nanopartículas de oro y paladio) impulsan la reacción en su lugar. Bono: el catalizador se puede reciclar para producir peróxido de hidrógeno una y otra vez.

El autor principal, David Flaherty, profesor de ingeniería química y biomolecular en UIUC, dijo: “Sin embargo, el hidrógeno y el oxígeno también forman el agua, y se sabe que este método de ‘síntesis directa’ propuesto produce el 80 por ciento de agua y solo el 20 por ciento de peróxido. Hidrógeno. “Los científicos han debatido ferozmente la disposición de los átomos de paladio y oro necesarios en las nanopartículas para aumentar la selectividad del peróxido de hidrógeno y por qué funciona”.

Una proporción más alta de átomos de oro a paladio en el catalizador produce más hidrógeno2a2 Y menos agua. Los investigadores encontraron que un catalizador en la proporción de 1 paladio a 220 Átomos de oro Genera casi el 100 por ciento hidrógeno Peróxido, Que gira en torno al punto de rendimientos decrecientes.

Los científicos muestran una forma mejor y más ecológica de producir peróxido de hidrógeno

El profesor de la Universidad de Illinois David Flaherty y el estudiante de posgrado Thomas Ricciardole han demostrado una forma más eficiente y ecológica de producir peróxido de hidrógeno, que tiene una gran demanda debido a sus propiedades antisépticas. Crédito: Claire Benjamin / Universidad de Illinois Urbana-Champaign

Sorprendentemente, los catalizadores brindan un rendimiento estable durante varios días de uso, logrando consistentemente esta notable selectividad para H.2a2Y haga esto usando agua limpia como solvente, evitando los aditivos problemáticos y corrosivos que se usan a menudo en esta química.

También se calcula la disposición de estos átomos dentro del catalizador: los átomos de paladio que están en contacto entre sí prefieren formar agua, mientras que los átomos de paladio rodeados de oro prefieren H2a2 Formación – composición.

Además, descubrieron que el efecto se extiende desde el primer anillo de átomos vecinos que rodean al átomo de paladio hasta la segunda capa de Átomos, Llamado a los próximos vecinos más cercanos. Más de H2a2 Se sintetiza en cada uno de los designados El paladio Los vecinos de maíz y los próximos vecinos son todos de oro.

“Mostramos cómo crear un catalizador altamente eficaz y selectivo”, dijo Flaherty, quien también es investigador de la facultad de The Dow Chemical Company. Aunque prometedor, todavía quedan obstáculos por superar para adoptar comercialmente este método.

El Grupo de Investigación Flaherty continúa desarrollando catalizadores de nanopartículas con formulaciones y reactores novedosos para permitir métodos químicos electroquímicos híbridos para esta reacción. “Nuestro objetivo final es desarrollar una tecnología viable para la producción distribuida de H.2a2 Eso abriría las puertas a muchas alternativas sostenibles a los procesos químicos convencionales “.

Los investigadores también esperan que sus actividades revelen otros conceptos científicos clave de electrificación de la fabricación de productos químicos en el camino.


Síntesis directa de peróxido de hidrógeno con catalizador de nanopartículas de platino y oro


más información:
Thomas Ricardoli et al., El efecto de la coordinación y el aislamiento de Pd en la reducción catalítica de O2 Para H.2a2 Por encima de las nanopartículas bimetálicas de PdAu, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2021). DOI: 10.1021 / Jacs.1c00539

La frase: Los científicos demuestran una forma mejor y más ecológica de producir peróxido de hidrógeno (2021, 1 de junio). Obtenido el 1 de junio de 2021 de https://phys.org/news/2021-06-scientists-eco-fri friendly-method -rogen – peroxide.html

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