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 pi� semplice e pi� 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 pi� piccole quantit� e con minore concentrazione, evitando cos� i rischi correlati al trasporto e allo stoccaggio di grandi quantit� di H202 altamente concentrato.

Il lavoro, pubblicato sulla rivista Science, � 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, � una delle sostanze chimiche pi� usate al mondo. La produzione di questa importante sostanza implica per� un processo ad alto consumo energetico e, per ragioni economiche, viene realizzata in quantit� maggiori e a concentrazioni pi� elevate rispetto a quanto sarebbe necessario per la maggior parte delle sue applicazioni. Di conseguenza � necessario conservare e trasportare grandi quantit� di questa sostanza chimica con tutti i pericoli che ci� 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 pi� pulito e pi� semplice per produrre H202. Il palladio si � dimostrato efficace per catalizzare la reazione nella quale idrogeno e ossigeno si uniscono per diventare perossido di idrogeno. Non appena viene prodotto il H202, per�, 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 quantit� di oro," ha spiegato il professor Christopher Kiely della Lehigh University, negli Stati Uniti. "L'oro sembra modificare la struttura elettronica e quindi l'attivit� catalitica del palladio."

Il trucco, secondo i ricercatori, consiste nel depositare queste nanoparticelle su di un supporto di carbonio che � 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 � ottenuta una migliore distribuzione delle nanoparticelle sul supporto.

"Abbiamo scoperto che n� la concentrazione dell'acido nitrico n� 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 quantit� molto maggiore di perossido di idrogeno e di rendere il processo diretto pi� 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 quantit� desiderate, evitando cos� la necessit� di stoccare e trasportare grandi volumi della sostanza.

Il professor Kiely collabora da 15 anni con Graham Hutchings dell'universit� 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 pi� 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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