受自然启发安全合成过氧化氢
过氧化氢是一种在大多数家庭中无处不在的化学物质，用于从染发到治疗伤口的方方面面。它也是食品、纺织甚至半导体生产等许多行业的宝贵代理。
在JACS上的报告中，九州大学的研究人员开发了一种新工艺，利用一种受自然启发的新型均相催化剂来合成这种化学物质。此外，该过程比传统方法安全得多。
两百多年来，科学家们一直在报道过氧化氢的合成。今天的行业标准是一种称为“蒽醌法”的方法，这是一种可追溯到第二次世界大战的逐步间接过程。然而，虽然过氧化氢(或 H 2 O 2)本身相对无害，但其生产有时却并非如此。
“目前的合成方法很浪费。这是氢气和氧气混合物的高度易燃性以及对不同材料的要求的结果，”九州大学工程学院的 Seiji Ogo 教授解释说，他是该研究的作者。
Ogo 和他的团队一直在寻求更环保的 H 2 O 2生产方法，并从大自然中寻找灵感。他们特别关注一组称为“氢化酶”的酶。这些是在极端微生物中发现的酶——极端微生物是生活在极其恶劣的环境中的生物，比如海底。
极端微生物活动的另一个地点是日本的温泉。这是 Ogo 及其同事发现氢化酶 S-77 的地方。氢化酶显示出将电子从氢分子转移到氧分子的有前途的特性，这是过氧化氢合成的关键事件。
“氢化酶 S-77 是我实验室之前工作的灵感来源，我们在那里构建了一种基于铑的均相催化剂，”Ogo 解释道。“这种催化剂的作用是促进从氢分子中抽取电子，然后将它们提供给氧分子。然而，它的产量很低。”
在他们的新研究中，通过在还原阶段加入 N-杂环卡宾配体来改进催化剂，这导致转换数(反映反应效率)比之前的催化剂高 250 多倍，并且均相催化剂有史以来最高的报道之一。
此外，与传统的蒽醌方法不同，新的均相催化剂只需要一个步骤，并且不需要从反应瓶中分离出氢气和氧气。因此，随着更多的发展，新催化剂可能会导致在工业水平上需要更少的材料和更低的成本。
“新工艺是过氧化氢合成的理想反应，因为它涉及安全的反应混合物，在一个容器中反应，以及仅使用氢气和氧气直接合成，”Ogo 总结道。“公司一直在寻找降低生产成本的方法。我们的催化剂可能是许多行业的重要资源。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！