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Le nanoparticelle di oro-palladio potrebbero rivoluzionare la produzione di
perossido di idrogeno?
[Data: 2009-02-23]

Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno sviluppato un metodo più semplice e più pulito per produrre perossido di idrogeno (H202), una sostanza ampiamente usata come antisettico e disinfettante. I risultati potrebbero condurre alla produzione di perossido di idrogeno sul posto, in più piccole quantità e con minore concentrazione, evitando così i rischi correlati al trasporto e allo stoccaggio di grandi quantità di H202 altamente concentrato.

Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science, è stato in parte sostenuto attraverso il progetto AURICAT ("Catalysis by gold"), finanziato attraverso il programma "Accrescere il potenziale umano di ricerca e la base delle conoscenze socio-economiche" del Quinto programma quadro (5°PQ).

Il perossido di idrogeno, un potente antisettico e disinfettante, è una delle sostanze chimiche più usate al mondo. La produzione di questa importante sostanza implica però un processo ad alto consumo energetico e, per ragioni economiche, viene realizzata in quantità maggiori e a concentrazioni più elevate rispetto a quanto sarebbe necessario per la maggior parte delle sue applicazioni. Di conseguenza è necessario conservare e trasportare grandi quantità di questa sostanza chimica con tutti i pericoli che ciò comporta, come mostrato dalla recente esplosione di un camion che trasportava perossido di idrogeno su un'autostrada del Regno Unito.

Non sorprende quindi che i chimici sono da lungo tempo alla ricerca di un modo più pulito e più semplice per produrre H202. Il palladio si è dimostrato efficace per catalizzare la reazione nella quale idrogeno e ossigeno si uniscono per diventare perossido di idrogeno. Non appena viene prodotto il H202, però, lo stesso catalizzatore induce la decomposizione del perossido di idrogeno in acqua.

In questo recente studio, scienziati provenienti da Regno Unito e USA rivelano che una lega di palladio e nanoparticelle di oro catalizza la produzione di H202 ma disattiva la sua decomposizione in acqua.

"Abbiamo scoperto che era necessario incorporare al palladio solo una piccola quantità di oro," ha spiegato il professor Christopher Kiely della Lehigh University, negli Stati Uniti. "L'oro sembra modificare la struttura elettronica e quindi l'attività catalitica del palladio."

Il trucco, secondo i ricercatori, consiste nel depositare queste nanoparticelle su di un supporto di carbonio che è stato in precedenza lavato con acido nitrico (HNO3). Il pre-trattamento con l'acido diminuisce le dimensioni medie delle nanoparticelle ad un valore compreso tra 2 e 25 nanometri (un nanometro equivale ad un miliardesimo di metro). Queste piccole particelle sono maggiormente in grado di bloccare la reazione di decomposizione. Inoltre, lavando il supporto con acido si è ottenuta una migliore distribuzione delle nanoparticelle sul supporto.

"Abbiamo scoperto che né la concentrazione dell'acido nitrico né la lunghezza in termini di tempo del lavaggio erano importanti," ha detto il professor Kiely. "La cosa importante era lavare il supporto nell'acido nitrico prima di mettere le particelle di oro-palladio su di esso. Il conseguente cambiamento delle dimensioni e della distribuzione delle particelle ci permette di trattenere una quantità molto maggiore di perossido di idrogeno e di rendere il processo diretto più attuabile dal punto di vista economico."

I ricercatori pensano che la loro tecnica, dopo un ulteriore sviluppo, potrebbe essere usata per "sostenere la generazione di H202 a livelli di concentrazione compresi tra il 3 e l'8%, ovvero i livelli richiesti nella maggior parte delle applicazioni chimiche".

Il processo potrebbe permettere a chi utilizza perossido di idrogeno di produrre questa sostanza chimica sul posto e nelle quantità desiderate, evitando così la necessità di stoccare e trasportare grandi volumi della sostanza.

Il professor Kiely collabora da 15 anni con Graham Hutchings dell'università di Cardiff, nel Regno Unito, sull'uso di nanoparticelle di oro come catalizzatori. Tre anni fa hanno scoperto che le nanoparticelle di oro-palladio possono essere impiegate per trasformare alcool primari in aldeidi (un'importante reazione per la produzione di spezie e profumi) usando un metodo più rispettoso dell'ambiente.

Per ulteriori informazioni, visitare: Science: http://www.sciencemag.org

Categoria: Risultati dei progetti
Fonte: Science; Lehigh University
Documenti di Riferimento: Edwards, JK et al. (2009) Switching off hydrogen
peroxide hydrogenation in the direct synthesis process. Science 323:
1037-41. DOI: 10.1126/science1168980.
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