Nieuws

Zeoliet als chemisch maatwerk

Arjen Dijkgraaf |
(Bio)procestechnologie, Katalyse, Materialen & Coatings, Organische chemie

De perfecte zeoliet voor heterogene katalyse vind je het snelste door hem te synthetiseren om de gewenste reactie heen. Om precies te zijn rond de vermoedelijke overgangstoestand tussen grondstof en product, schrijven Avelino Corma en collega’s van de technische universiteit van Valencia in Science.

Eigenlijk ligt het voor de hand: zo’n katalysator moet de reactie over het energieniveau van die overgangstoestand heen helpen, en dan helpt het als die toestand zowel qua formaat als qua ladingsverdeling naadloos in de poriën past.

Zo’n overgangstoestand is per definitie onstabiel, en Corma’s idee is nu om een organisch molecuul te synthetiseren dat er op lijkt maar wél stabiel is. Rond die moleculen laat je een gel van silicium- en aluminium uitkristalliseren, en als je daarna die moleculen weer verwijdert houd je een zeoliet over met poriën in de gewenste vorm.

Het enige nieuwe daaraan is de keuze van dat specifieke molecuul als organic structure directing agent. Daar schijnt niemand eerder op te zijn gekomen. De rest van het verhaal is gewoon de standaardprocedure voor het bereiden van poreuze zeolieten.

De kunst is een geschikt molecuul te vinden. De publicatie noemt een paar voorbeelden. Om te beginnen (zie de illustratie) de omzetting van twee tolueenmoleculen in één benzeen en één xyleen, waarbij je dus een methylgroep overdraagt. In de overgangstoestand zitten de twee aromaten aan elkaar, met een bruggetje waarin een positief geladen koolstofkern zit. Corma wist dat te imiteren met een stabiel molecuul waarin die koolstof is vervangen door positief geladen stikstof of fosfor.

Het tweede voorbeeld betreft de isomerisatie van ethylbenzeen naar xyleen. De overgangstoestand is een zeven- in plaats van een zesring. Dus Corma maakte een stabiele heterogene zevenring (verzadigd in plaats van onverzadigd) met stikstof in plaats van koolstof op de plek waar het zijtakje zit.

In beide gevallen leverde het zeolieten op die hun werk minstens zo goed doen als de mordenieten en ZSM-5 zeolieten waar de petrochemische industrie een halve eeuw aan heeft gesleuteld.

Een derde voorbeeld, de synthese van adamantaan uit tricyclodecaan, is veel ambitieuzer en te ingewikkeld om hier samen te vatten. Hiervoor een adequate organische sjabloon vinden bleek een stuk lastiger en het eindresultaat is nog lang niet optimaal. Maar dan moet je wel bedenken dat het hier gaat om een reactie die normaal gesproken op een heel andere manier wordt gekatalyseerd omdat niemand ooit een bruikbare zeoliet kon vinden.

bron: Science

Deel deze pagina
C2W zoekt stagiairs!

Ben je geïnteresseerd? Neem een kijkje wat we je kunnen bieden!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven