催化剂在我们日常生活中遇到的许多产品的制造中发挥着重要作用,例如在汽车中用于尾气净化或在化学工业中用于生产肥料。催化剂确保这些反应以低能耗和尽可能少的副反应进行。

驯服分子以获得更可持续的催化剂化学家成功合成一种壮观的镓化合物

传统催化剂以稀有且昂贵的贵金属(如铱和铑)为基础,这些贵金属也会污染环境。开姆尼茨工业大学无机化学系主任RobertKretschmer教授表示:“为了使生产过程更具可持续性,用毒性较小的替代品(如主族金属)取代贵金属催化剂是非常可取的。”

使用铝或镓作为贵金属的替代品有几个优点。“它们是地壳中最丰富的金属之一,价格低廉、无毒,而且具有独特的化学性质,”开姆尼茨化学教授说。

不幸的是,为贵金属开发的催化概念不能简单地应用于现成的元素。因此,开发能够使用铝和镓等作为催化剂的新方法是全球研究的目标。

开姆尼茨无机化学系的科学家首次观察到了一种此前仅存在于昂贵金属中的镓化合物的反应。

克雷奇默解释说:“我们生产出了一种不同寻常的化合物,其中镓原子只与一个碳原子结合。”这种化合物非常罕见,世界上只有少数几个研究小组能够在实验室中“驯服”这种分子。

该研究成果发表在《自然合成》杂志上。描述这项工作的研究简报已在同一期刊上发表。

这种新化合物的反应性特别惊人。“虽然镓通常会努力增加反应中的键数,但我们的团队现在首次成功实现了金属末端只有一个键的反应——但镓原子却跳过了两个碳原子,”Kretschmer说。

这些所谓的插入反应在大量工业合成中发挥着重要作用,这一观察为催化的进一步发展开辟了前景。