Nem hagyományos úton készült katalizátorok: elõállítás, jellemzés és alkalmazás szerves kémiai átalakításokban
Molnár Árpád
A nem hagyományos katalizátorkészítési módszerek, mint például fémötvözetek gyorshûtése vagy a golyósmalomban történõ, nagyenergiájú õrlés (mechanokémiai szintézis), egyedi összetételû, érdekes, sokszor kiemelkedõ katalitikus tulajdonságokat mutató anyagok elõállítását teszik lehetõvé. Ezek általában elõzetes altiválást igényelnek, gyakran pedig a katalitikus reakció során alakul ki a katalitikusan aktív állapot. Különösen nagy aktivitású és stabilitású katalizátorok nyerhetõk akkor, ha a katalitikusan aktív komponens mellett alkalmazott második fém könnyen oxidálható (pl. Zr). Ekkor akár a katalitikus reakciót megelõzõen végzett, akár a reakció folyamán vegbemenõ oxidáció eredményeként képzõdõ oxidban jól diszpergálódott, nagy fajlagos felületû oxidhordozós fémkatalizátorok nyerhetõk.
Kutatásaink során Cu- és Pd-alapú két- és háromkomponensû amorf fémötvözeteket vizsgáltunk, illetve ezek folytatásaként átfogóan tanulmányoztunk mechanokémiai szintézissel készült Cu-MgO katalizátorokat. A nyert anyagok jellemzésére röntgendiffrakcióciót (XRD), differenciális pásztázó kalorimetriát (DSC), röntgen fotoelektron spektroszkópiát (XPS) és hõmérséklet programozott redukciót (TPR) alkalmaztunk, valamint a katalizátorok fajlagos felületére és bázicitására vonatkozó adatokat is nyertünk.
A Pd-tartalmú katalizátorminták jelentõs szelektivitást mutattak többszörös kötéseket tartalmazó szénhidrogének (diének, acetilének) szelektív hidrogénezésében. A Cu-tartalmú katalziátorok felületi réztartalma általában alacsony, ennek ellenére magas aktivitásúak és nagy szelektivitásúak alkoholok dehidrogénezésében. Az aceton izobutil-metil-ketonná történõ átalakításában egyes esetekben kontrollált körülmények közötti oxidáció volt szükséges az optimális tulajdonságok eléréséhez. A legjobb eredményeket adó minták katalitikus tulajdonságai megközelítik a hagyományos módon (impregnálásssal, ill. együttlecsapással) készült Cu-MgO katalizátorokéit.
Az eredméneyek a Szegedi Tudományegyetem Szerves Kémiai Tanszéke, az MTA Kémiai Kutatóközpont, Kémiai Intézet és Központi Fizikai Kutatóintézet, illetve az olaszországi Sassari Egyetem együttmûködése eredményeként, OTKA pályázati támogatással születtek.
Szemelvények a magyarországi kémia kiemelkedõ eredményeibõl