大阪-氢以H2分子形式自然存在;但是，当引入氘同位素(所谓的“重氢”)时，结果可能是氢化氘(HD)或氘气(D2)。这些化合物是精细化工生产中有用的原料。然而，这些气体的自然丰度低，并且用于生产D2的技术昂贵且耗能大。大阪大学的研究人员现已开发出一种催化剂，该催化剂可在存在D2O的情况下，从廉价的原料甲酸中选择性生产D2和HD。他们的发现发表在《自然通讯》上。
甲酸(FA)具有低毒性，高氢含量，而且价格低廉且不易燃，使其成为有吸引力的储氢材料。因此，已经做出了巨大的努力来优化FA作为氢源的使用。但是，先前报道的由FA生产氘气的反应需要昂贵的氘形式的FA作为原料和高毒性材料。另外，在催化剂和反应物为同相的情况下，使用均质的方法使得催化剂的回收具有挑战性，并且在大规模上昂贵。
研究人员报告了一种非均相催化过程，其中使用钯基合金纳米催化剂(PdAg)，催化剂与反应物是不同的相。该催化剂负载在用胺基改性的二氧化硅基质上，该胺基团促进反应。发现胺基对于反应的可行性至关重要，并且证明了所用胺基的碱性与反应选择性之间的相关性。
研究主要作者Kohsuke Mori解释说：“非均相催化过程是有利的，因为它们减少了对具有挑战性的分离的需求。”“我们方法的另一个优势是经济高效的甲酸原料和通过调节催化剂表面的胺基所证明的对产物气的控制。我们还表明，H / D交换反应可导致生成氢同位素气体中的一部分涉及量子隧穿效应。”
含有氘代替氢的分子在化学和生命科学中是非常有用的研究工具，因为与氢等价物相比，氘核的独特性质。
研究报告的作者山下博美解释说：“随着氘代产品的应用不断发展和普及，对氘代产品的需求将继续增长;因此，重要的是使前体的生产更容易获得。”“特别是，严重依赖进口材料，因此我们希望我们的催化剂将导致可行的低成本系统，将能够满足日益增长的全球需求。”
标签： 纳米催化剂
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