Il rutenio è ampiamente utilizzato per accelerare le reazioni chimiche, ma la sua scarsità e il suo costo rendono l’uso efficiente del metallo un importante obiettivo di ricerca. Un approccio consiste nel disperdere il rutenio sotto forma di singoli atomi, consentendo a una proporzione maggiore del metallo di partecipare alle reazioni rispetto a quanto avviene nelle particelle più grandi.

Ricercatori dell’Università di Tohoku, in collaborazione con l’Università di Tsukuba, l’Università di Kyoto e l’Università di Osaka, hanno sviluppato un metodo per produrre catalizzatori a singolo atomo di rutenio ad alta densità. Il materiale può convertire l’anidride carbonica in acido formico, una materia prima utilizzata da diverse industrie. I risultati sono stati pubblicati in Angewandte Chemie International Edition.

La sfida principale consisteva nell’impedire agli atomi di rutenio di unirsi quando nel catalizzatore venivano incorporate quantità maggiori del metallo. Il team ha progettato molecole con una struttura più flessibile, in grado di accogliere gli atomi in modo più efficace. Il riscaldamento di queste molecole ha prodotto un materiale di carbonio poroso e organizzato, che manteneva separati gli atomi di rutenio.

Utilizzando questo processo, i ricercatori hanno raggiunto una concentrazione di rutenio fino all’11% in peso. L’articolo di riferimento afferma che i catalizzatori convenzionali a singolo atomo di rutenio contengono tipicamente meno del 2%.

I test hanno dimostrato che il catalizzatore convertiva l’anidride carbonica in acido formico con una selettività superiore al 99%, indicando che venivano generati pochissimi sottoprodotti indesiderati. Le sue prestazioni sono rimaste elevate dopo utilizzi ripetuti, senza che fossero osservati agglomerati degli atomi di rutenio o danni alla struttura di carbonio.

I ricercatori affermano che l’approccio potrebbe favorire un uso più efficiente delle limitate riserve di metalli preziosi. Prevedono di verificare se la stessa strategia possa essere applicata ad altri metalli preziosi, tra cui platino, palladio e iridio.

Fonti: Phys.org.