Met uv-licht en een combi van organometaalkatalysatoren kun je bij kamertemperatuur waterstofgas afsplitsen van alkanen. En het is nog betaalbaar ook, schrijven Princeton-onderzoekers Julian West, David Huang en Erik Sorensen in Nature Communications.

Dat H₂ kun je verkopen als bijproduct, maar het grootste voordeel ten opzichte van bestaande industriële dehydrogeneringen zou moeten zijn dat je geen afval kweekt. Normaal gesproken heb je een acceptormolecuul nodig om de afgesplitste waterstof op te vangen. Met die acceptor blijf je achteraf zitten, en je moet hem ook nog afscheiden van de alkenen die je eigenlijke product zijn.

Naar eigen zeggen hebben de auteurs zich laten inspireren door de natuur. Niet vanwege dat acceptormolecuul (want enzymatische processen hebben dat meestal net zo goed nodig) maar vanwege de strategie om twee verschillende katalysatoren te gebruiken: een sterke die het eerste waterstofatoom los trekt en daarmee het hele alkaan als het ware op scherp zet, en een zwakkere die daarna wat minder moeite hoeft te doen om de tweede H af te splitsen.

Uiteraard heb je liever niet dat deze katalysatoren edele of anderszins zeldzame metalen bevatten, en als het even kan moeten ze ook nog gemakkelijk te synthetiseren zijn.

De auteurs haalden ze allebei uit de bestaande literatuur. Als zwakke kat kozen ze een kobaltverbinding: cobaloximpyridinechloride (COPC, Co(dmgH)₂(pyr)Cl). De sterke is een polyoxometalaat: tetra-n-butylammoniumdecawolframaat (TBADT) dat werkt in combinatie met nabij-ultraviolet licht.

Experimenten met een hele reeks (cyclo-)alkanen lieten zien dat de ‘coöperatieve katalyse’, zoals ze het noemen, in principe inderdaad werkt. Alleen is de reactiesnelheid bepaald nog niet om over naar huis te schrijven. De omzetting van cyclooctaan in cycloocteen lukte nog het minst slecht, met iets van 20% conversie na 48 uur bij 23 graden Celsius.

Dehydrogenering van diverse alcoholen lukte ook, en dan kwam de omzetting soms zelfs ruim boven de 50% uit.

De vraag is nu of je het (veel) beter werkend kunt krijgen met ándere katalysatoren.

bron: Princeton