Nová sloučenina hliníku může nahradit některé drahé kovy

Drahé kovy, např. platinové kovy, jsou klíčové pro moderní průmysl, ale zároveň jsou drahé a špatně dostupné. Naproti tomu hliník je velmi dobře dostupný a levný. Nový výzkum ukazuje, že hliník by mohl v některých reakcích nahradit platinové kovy v průmyslu.

Na King’s College v Londýně se povedlo připravit novou sloučeninu hliníku, která může tyto kovy nahradit a tím zlevnit některé procesy a zároveň zlepšit jejich udržitelnost.[1-4]

Katalyzátory

Katalyzátory jsou látky, které ovlivňují průběh reakce, resp. mění aktivační energii. Z reakce vycházejí nezměněné. Mohou reakci jak urychlovat, tak zpomalovat. Pokud jde o reverzibilní proces, mění rychlost, s jakou je dosaženo rovnováhy, ale nemění polohu rovnováhy.

Katalyzátory jsou pro průmysl nenahraditelné, bohužel velká část jich je založena na drahých kovech, často ze skupiny platinových kovů. Příkladem takového procesu je průmyslová výroba kyseliny octové Cativa procesem, který využívá katalyzátor obsahující iridium. To je drahé, obtížně dostupné a jeho výroba není zrovna ekologicky přívětivá.

Hliník

Hliník, Al, je nejrozšířenější kov v zemské kůře. Průmyslově nejdůležitějším minerálem je bauxit, který se využívá jako zdroj hliníku. Tvoří sloučeniny hlavně v oxidačním stavu +III, je amfoterní.

Hliník známe všichni, nejčastěji se s ním potkáváme ve formě alobalu nebo plechovek na nápoje. Jeho využití je ale výrazně bohatší, díky jeho nízké hustotě (2,7 g.cm^-3) se využívá v letectví a automobilovém průmyslu. Zde je asi nejznámější jeho slitina s mědí, hořčíkem a manganem – dural.

Kromě toho se využívá i v chemii – typicky jako redukční činidlo (aluminotermie nebo hydridy hliníku, např. NaAlH₄) nebo ve sloučeninách pro výrobu katalyzátorů a materiálů.

Nové cyklotrialumany

V práci byly publikovány dvě nové cyklické sloučeniny obsahující hliník v oxidačním stavu +I a vazby Al–Al. Přípravu těchto sloučenin shrnuje obrázek dole.

Připravené sloučeniny jsou překvapivě stabilní, rozpustné a zároveň i dostatečně reaktivní, aby mohly vystupovat jako katalyzátory. To je poměrně nezvyklé, protože hliník preferuje oxidační číslo +III (hlinité soli) a sloučeniny v oxidačním čísle +I jsou zpravidla nestabilní a velmi ochotně se oxidují na hlinité sloučeniny.

Připravené sloučeniny dokáží např. aktivovat molekulární vodík (H₂), takže by potenciálně mohly nahradit platinové kovy v hydrogenačních reakcích. To by bylo velmi zajímavé pro (nejen) průmyslové procesy, které by se zlevnily a výrazně by se zlepšila i dostupnost potřebných katalyzátorů a snížila se i ekologická zátěž.

Závěr

Nově připravené sloučeniny by mohly znamenat zásadní změnu v průmyslových procesech, které využívají např. platinu nebo iridium. Místo nedostupných a drahých platinových kovů, by bylo možné používat jeden z nejrozšířenějších prvků v zemské kůře, hliník.

Literatura

1. A neutral cyclic aluminium (I) trimer – původní článek v Nature Communication
2. Scientists create sustainable and cheaper catalysts from aluminium – aktualita na webu King’s College London (anglicky)
3. This new aluminum could replace rare metals and cut costs dramatically – souhrn článku na serveru Science Daily (anglicky)
4. Scientists Create Powerful New Form of Aluminum That Could Replace Rare Earth Metals – souhrn článku na serveru SciTechDaily (anglicky)