研究者らが、金を基盤とした触媒を開発し、バイオエタノールからアセトアルデヒドを従来の基準より低い温度で高収率で生成。金、マルガネース、銅の混合によるこの革新は、10年前の記録を上回りつつ持続可能性を促進する。この進展は、主要工業化学物質の生産をより環境に優しくする可能性がある。
アセトアルデヒドは製造業、特にプラスチックや医薬品の重要な構成要素として機能する。伝統的に、エチレン基盤のWacker酸化プロセスで生産されるが、これは高コストで環境負荷が高い。よりグリーンなアプローチとしてバイオエタノールの選択的酸化があるが、過去の触媒は活性と選択性のバランスに苦戦し、しばしば90%未満のアセトアルデヒド収率しか得られなかった。
10年以上前、Peng LiuやEmiel J.M. Hensenら科学者がAu/MgCuCr2O4触媒を導入し、250℃で95%超の収率を達成し、500時間以上の安定性を示した。このマイルストーンは2013年から2017年の研究で詳述され、Au0-Cu+の重要な相互作用を強調したが、より低い温度で動作する非毒性バージョンの作成という課題を残した。
最近の研究で、華中科技大学Peng Liu教授とエインホーフェン工科大学Emiel J.M. Hensen教授率いるチームがこの分野を進展させた。彼らはゾルゲル燃焼プロセス後に金ナノ粒子コーティングを施したAu/LaMnCuO3ペロブスカイト触媒を設計し、マルガネース対銅の比率を変えた。最適バリアントAu/LaMn0.75Cu0.25O3は225℃で95%のアセトアルデヒド収率を達成し、80時間の安定性を示した。
銅濃度が高いと性能が低下し、反応中に銅が活性状態を失った。密度汎関数理論と微視的運動学モデルによる計算解析で、LaMnO3構造への銅ドーピングが金粒子近くに活性サイトを生むことが明らかになった。これらのサイトは酸素とエタノールの相互作用を促進し、反応のエネルギー障壁を低減する。
中国触媒学報(2025, 第75巻, 34ページ)に掲載された知見は、持続可能な化学生産における効率と安定性のための組成精密調整の価値を強調する。材料は中国科学院大連化学物理研究所から提供された。
