Moleculaire structuur van de nanoconcentrator. Beeld: HIMS.

Betere katalyse dankzij nanoconcentrator

12 januari 2016

Onderzoekers van het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences (HIMS) van de Universteit van Amsterdam (UvA) hebben onder leiding van hoogleraar Joost Reek een nieuwe manier gevonden om katalytische omzettingen te versnellen. In Nature Chemistry beschrijven ze deze week hoe de toepassing van 'nanoconcentrators' - zichzelf assemblerende, gefunctionaliseerde nanobolletjes - tot zeer efficiente katalyse leidt.

Het onderzoek maakt deel uit van het onderzoekszwaartepunt Sustainable Chemistry en werd gefinancierd uit de ERC Advanced Grant van Joost Reek voor `Nature Inspired Transition Metal Catalysis`.

Joost Reek, foto Jan Willem Steenmeijer

Prof. dr. Joost Reek.

De werking van natuurlijke enzymen vormde de inspiratie voor het nieuwe nanoconcentrator-concept, waar Reek al langer onderzoek naar doet. Zo werd vorig jaar duidelijk dat het mogelijk is om in de nanobolletjes zeer hoge concentraties van de metaal-katalysator te verwezenlijken. Nu is het ook gelukt de stoffen die door de katalysator worden omgezet op een enzym-achtige manier in de bolletjes te binden. Het resultaat is een uiterst effectief katalytisch systeem dat in principe geschikt is voor een breed scala aan katalysatoren en processen.

Op een presenteerblaadje

De chemische industrie gebruikt homogene katalyse om een breed scala aan stoffen te produceren. Daarbij is de katalysator samen met de te reageren stoffen opgelost in een oplosmiddel. Vaak gaat het om een `overgangsmetaal` zoals goud, rhodium of platina. Het metaal faciliteert en versnelt de chemische omzetting. Normaal houdt men de concentratie van de katalysator laag, zodat deze goed oplost en veel omzettingen kan doen. Dat beperkt de effectiviteit van de omzetting.

Katalyse in nanobolletjes

Beeld: HIMS.

Door de katalysator in nanobolletjes te verwerken zorgen de Amsterdamse onderzoekers lokaal (in de bolletjes) voor zeer hoge katalysatorconcentraties, zonder dat de oplosbaarheid in het geding is. Dat beschreven ze vorig jaar in het chemische toptijdschrift Angewandte Chemie. In Nature Chemistry beschrijven ze nu hoe ook de om te zetten stof in de nanobolletjes gebonden kan worden. Net als in natuurlijk enzymen gebeurt dat op zo`n manier dat het molecuul als het ware op een presenteerblaadje aan de katalysator wordt aangeboden. Met behulp van een proefreactie toonden Reek en zijn collega`s aan dat hun `nanoconcentrator` concept werkt en dat het inderdaad tot veel effectievere omzettingen leidt.

* Lees het Engels nieuwsbericht met meer chemische details

Gepubliceerd door HIMS