Xúc tác thân môi trường cho phản ứng oxy hóa rượu
không cần dung môi
Nguồn: vinachem.com.vn
Các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Cardiff, Wales (Anh) đã phát
triển một loại xúc tác gồm các tinh thể hợp kim vàng - palađi cỡ nanô trên
nền TiO2. Xúc tác này có khả năng tăng tốc mạnh phản ứng oxy hóa rượu
thành aldehyt trong những điều kiện nhẹ nhàng và không cần sử dụng dung
môi.
Theo giáo sư Graham Hutsching, trưởng nhóm nghiên cứu, chất xúc tác
lưỡng kim nói trên có thể oxy hóa rượu - chủ yếu là các loại rượu bậc nhất -
thành aldehyt với độ chọn lọc cao. Phản ứng này sử dụng oxy ở nhiệt độ
thấp và hoàn toàn không sử dụng dung môi.
Phản ứng oxy hóa rượu một cách chọn lọc để điều chế aldehyt bằng cách
sử dụng oxy thay thế các chất cho oxy có độc tính, chẳng hạn crômat và
pecmanganat, là phản ứng có nhiều tiềm năng quan trọng để ứng dụng trong
tổng hợp các hóa chất tinh khiết. Tuy nhiên, cho đến nay những chất xúc tác
đã được khảo sát cho phản ứng thân môi trường này vẫn có hoạt tính tương
đối thấp đối với quá trình oxy hóa rượu bậc nhất.
Chất xúc tác mới do các nhà nghiên cứu tại Cardiff tạo ra có hoạt tính cao
gấp 25 lần những xúc tác tốt nhất đã được biết từ trước đến nay. Ví dụ, họ đã
chỉ ra rằng xúc tác Au-Pd/TiO2 có hoạt tính rất cao đối với phản ứng oxy
hóa rượu benzylic bằng oxy ở 80oC, đạt hiệu quả chọn lọc trên 96%. Chất
xúc tác này cũng có tần suất luân chuyển rất lớn, đạt đến 270 nghìn lần luân
chuẩn mỗi giờ.
Hình ảnh quét bằng kính hiển vi điện tử kết hợp với máy chiếu quang phổ
tia X đã cho thấy, các tinh thể xúc tác Au-Pd bao gồm một lõi với hàm
lượng vàng lớn và vỏ với hàm lượng palađi lớn. Các nhà nghiên cứu cho
rằng vàng đã tác động như chất hoạt hóa điện tử cho palađi và bề mặt hoạt
tính của xúc tác chứa rất nhiều palađi.
Giáo sư Hutchings và các cộng sự cũng chỉ ra rằng tần suất luân chuyển
sẽ đạt mức tương tự nếu sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa thay cho
O2. Các kết quả thu được cho thấy, về nguyên tắc có thể sử dụng không khí
cho quá trình oxy hóa công nghiệp để sản xuất aldehyt từ rượu bậc nhất