Los catalizadores basados en nanomateriales suelen ser catalizadores heterogéneos divididos en nanopartículas metálicas para mejorar el proceso catalítico. Las nanopartículas de metal tienen un área de superficie alta , lo que puede aumentar la actividad catalítica. Los catalizadores de nanopartículas se pueden separar y reciclar fácilmente. [1] [2] [3] Por lo general, se usan en condiciones suaves para evitar la descomposición de las nanopartículas. [4]
Las nanopartículas metálicas funcionalizadas son más estables frente a los disolventes en comparación con las nanopartículas metálicas no funcionalizadas. [5] [6] En los líquidos, las nanopartículas metálicas pueden verse afectadas por la fuerza de van der Waals . La agregación de partículas a veces puede disminuir la actividad catalítica al reducir el área superficial. [7] Las nanopartículas también se pueden funcionalizar con polímeros u oligómeros para estabilizar estéricamente las nanopartículas proporcionando una capa protectora que evita que las nanopartículas interactúen entre sí. [8] Las aleaciones de dos metales, llamadas nanopartículas bimetálicas, se utilizan para crear sinergiasefectos sobre la catálisis entre los dos metales. [9]
Los catalizadores de nanopartículas son activos para la hidrogenólisis de los enlaces C-Cl, como los bifenilos policlorados . [5] [6] Otra reacción es la hidrogenación de aminas aromáticas halogenadas que también es importante para la síntesis de herbicidas y pesticidas , así como combustible diesel . [5] En química orgánica , la hidrogenación de un enlace C-Cl con deuterio se usa para etiquetar selectivamente el anillo aromático para su uso en experimentos relacionados con el efecto isotópico cinético . Construir et al. creado complejos de rodio que generaron nanopartículas de rodio. Estas nanopartículas catalizaron la deshalogenación de compuestos aromáticos así como la hidrogenación de benceno a ciclohexano . [6] Las nanopartículas estabilizadas con polímeros también pueden usarse para la hidrogenación de cinamaldehído y citronelal . [5] [7] [10] [9] Yu et al. encontraron que los nanocatalizadores de rutenio son más selectivos en la hidrogenación de citronelal en comparación con los catalizadores tradicionales utilizados. [9]
La reducción de complejos organometálicos de oro , cobalto , níquel , paladio o platino con silanos produce nanopartículas metálicas que catalizan la reacción de hidrosililación. [11] Se han utilizado nanopartículas de paladio y nanopartículas de oro funcionalizadas con BINAP para la hidrosililación de estireno en condiciones suaves; se descubrió que eran más catalíticamente activos y más estables que los complejos de Pd-BINAP que no son nanopartículas. [11] [12] La reacción también puede ser catalizada por una nanopartícula que consta de dos metales. [5] [13]
En la figura 3 se muestra una reacción de oxidación para formar ácido adípico y puede ser catalizada por nanopartículas de cobalto. [5] Se utiliza a escala industrial para producir el polímero de nailon 6,6 . Otros ejemplos de reacciones de oxidación que son catalizadas por nanopartículas metálicas incluyen la oxidación de ciclooctano , la oxidación de eteno y la oxidación de glucosa . [5]
Las nanopartículas metálicas pueden catalizar reacciones de acoplamiento C-C como la hidroformilación de olefinas , [5] la síntesis de vitamina E y las reacciones de acoplamiento de Heck y Suzuki . [5]