Po prvi put, istraživači, uključujući i one sa Univerziteta u Tokiju, otkrili su način da poboljšaju izdržljivost zlatnih katalizatora stvaranjem zaštitnog sloja klastera metalnih oksida. Poboljšani zlatni katalizatori mogu da izdrže veći opseg fizičkih okruženja nego nezaštićeni ekvivalentni materijali.
Ovaj napredak bi mogao da poveća opseg mogućih primena katalizatora, kao i da smanji potrošnju energije i troškove u nekim situacijama. Ovi katalizatori se široko koriste u industrijskim okruženjima, uključujući hemijsku sintezu i proizvodnju lekova, ove industrije bi mogle imati koristi od poboljšanih zlatnih katalizatora.
Istraživanje se pojavljuje u Nature Communications.
Svi vole zlato: sportisti, pirati, bankari – svi. Istorijski je bio atraktivan metal od kojeg su se izrađivale stvari poput medalja, nakita, novčića i tako dalje. Razlog zašto nam zlato izgleda tako sjajno i privlačno je taj što je hemijski otporno na fizičke uslove koji bi inače mogli da okaljaju druge materijale: na primer, toplotu, pritisak, oksidaciju i druge štete.
Paradoksalno, međutim, na nanoskopskim skalama, sitne čestice zlata preokreću ovaj trend i postaju veoma reaktivne, toliko da su već duže vreme neophodne za realizaciju različitih vrsta katalizatora, posrednih supstanci koje ubrzavaju ili na neki način omogućavaju hemijska reakcija koja se odvija. Drugim rečima, oni su korisni ili neophodni za pretvaranje jedne supstance u drugu, pa otuda i njihova široka upotreba u sintezi i proizvodnji.
Zlato je divan metal i s pravom je hvaljen u društvu, a posebno u nauci“, rekao je vanredni profesor Kosuke Suzuki sa Odeljenja za primenjenu hemiju Univerziteta u Tokiju. „Odličan je za katalizatore i može nam pomoći da sintetišemo niz stvari, uključujući lekove.
„Razlozi za to su što zlato ima nizak afinitet za apsorpciju molekula i takođe je veoma selektivan u pogledu onoga sa čime se vezuje, tako da omogućava veoma preciznu kontrolu procesa hemijske sinteze. Zlatni katalizatori često rade na nižim temperaturama i pritiscima u poređenju sa tradicionalnim katalizatori, koji zahtevaju manje energije i smanjuju uticaj na životnu sredinu.“
Koliko god da je zlato dobro, ono ima i neke nedostatke. Postaje reaktivniji kako se od njega prave manje čestice, a postoji tačka u kojoj katalizator napravljen od zlata može početi negativno da pati od toplote, pritiska, korozije, oksidacije i drugih uslova. Suzuki i njegov tim su verovali da mogu da poboljšaju ovu situaciju i osmislili su novi zaštitni agens koji bi mogao da omogući zlatnom katalizatoru da održi svoje korisne funkcije, ali u većem opsegu fizičkih uslova koji obično ometaju ili uništavaju tipičan zlatni katalizator.
„Trenutne nanočestice zlata koje se koriste u katalizatorima imaju određeni nivo zaštite, zahvaljujući agensima kao što su dodekanetioli i organski polimeri. Ali naš novi se zasniva na grupi metalnih oksida zvanih polioksometalati i nudi daleko superiorne rezultate, posebno u pogledu oksidativnog stresa. “, rekao je Suzuki.
„Trenutno istražujemo nove strukture i primene polioksometalata. Ovaj put smo primenili polioksometalate na nanočestice zlata i utvrdili da polioksometalati poboljšavaju trajnost nanočestica. Pravi izazov je bila primena širokog spektra analitičkih tehnika za testiranje i verifikaciju svega ovoga. “
Tim je koristio različite tehnike koje su zajedno poznate kao spektroskopija. Koristio je ne manje od šest spektroskopskih metoda koje se razlikuju po vrstama informacija koje otkrivaju o materijalu i njegovom ponašanju. Ali uopšteno govoreći, oni rade tako što bacaju neku vrstu svetlosti na supstancu i mere specijalizovanim senzorima kako se ta svetlost na neki način menja. Suzuki i njegov tim proveli su mesece vršeći razne testove i različite konfiguracije svog eksperimentalnog materijala dok nisu pronašli ono što su tražili.
„Mi nismo samo vođeni pokušajima da poboljšamo neke metode hemijske sinteze. Postoji mnogo primena naših poboljšanih nanočestica zlata koje bi mogle da se koriste za dobrobit društva“, rekao je Suzuki. „Katalizatori za razbijanje zagađenja (mnogi automobili na benzin već imaju poznati katalizator), pesticidi sa manje uticaja, zelena hemija za obnovljivu energiju, medicinske intervencije, senzori za patogene koji se prenose hranom, lista se nastavlja.
„Ali, takođe želimo da idemo dalje. Naši sledeći koraci će biti da poboljšamo opseg fizičkih uslova na koje možemo da učinimo nanočestice zlata otpornijima, kao i da vidimo kako možemo dodati neku izdržljivost drugim korisnim katalitičkim metalima kao što su rutenijum, rodijum, renijum. i, naravno, nešto što ljudi cene čak i više od zlata: platina.“
