Katalysator-'Tanz' Enthüllt: Neue Erkenntnisse könnten die chemische Produktion revolutionieren

Eine bahnbrechende Analyse von MIT-Forschern zeigt, dass die Produktion von Vinylacetat, einem Schlüsselbestandteil vieler Polymere, auf einem katalytischen Prozess beruht, der zwei verschiedene Katalysatorformen beinhaltet. Die in *Science* veröffentlichte Studie stellt die konventionelle Sicht der Katalyse als rein oberflächen- oder molekülbasiert in Frage. Das Team unter der Leitung von Professor Yogesh Surendranath entdeckte einen 'zyklischen Tanz', bei dem sich feste Metallkatalysatoren in Moleküle verwandeln und wieder zurück. Dieses Zusammenspiel zwischen heterogener und homogener Katalyse erweist sich als entscheidend für einen effizienten und selektiven Prozess. Die Reaktion erfordert die Aktivierung von Sauerstoffmolekülen und einer Kombination aus Essigsäure und Ethylen. Die molekulare Katalysatorform zeichnet sich durch Ethylen und Essigsäure aus, während die Oberflächenform Sauerstoff aktiviert. Diese Umwandlung beinhaltet Korrosion, ähnlich dem Rosten, wobei lösliche molekulare Spezies eine Schlüsselrolle spielen. Elektrochemische Techniken, die traditionell in der Korrosionsforschung eingesetzt werden, zeigten, dass die Korrosionsrate des Palladiumkatalysators die Gesamtreaktion begrenzt. Dieses Verständnis könnte zur Entwicklung verbesserter Katalysatoren führen, die die Synergie zwischen festen Materialien und löslichen Molekülen nutzen. 'Mit diesem neuen Verständnis, dass beide Arten der Katalyse eine Rolle spielen könnten, welche anderen katalytischen Prozesse gibt es da draußen, die tatsächlich beide beinhalten? Vielleicht haben diese viel Raum für Verbesserungen, die von diesem Verständnis profitieren könnten', sagt Deiaa Harraz, MIT-Absolvent. Die Ergebnisse, die von der National Science Foundation und der Gordon and Betty Moore Foundation unterstützt werden, bieten eine neue Perspektive auf das Katalysatordesign und könnten verschiedene chemische Produktionsprozesse über die Vinylacetatsynthese hinaus beeinflussen.