Nanopartikel als regenerierbare Katalysatoren: an der Nahtstelle zwischen homogener und heterogener Katalyse

Abstract

In der jüngsten Vergangenheit ist das Interesse an der Katalyse mit Nanopartikeln (NPs) stark gestiegen, wie zahlreiche Publikationen auf diesem Gebiet aus den letzten fünf Jahren belegen. Dieser Bereich der “semi‐heterogenen” Katalyse bildet die Nahtstelle zwischen homogener und heterogener Katalyse. Aktuelle Fortschritte betreffen die Effizienz und Selektivität der Reaktionen sowie die Rückgewinnung und Regenerierbarkeit des katalytischen Materials. Gewöhnlich werden die NP‐Katalysatoren aus einem Metallsalz, einem Reduktionsmittel und einem Stabilisator hergestellt und auf einem Oxid‐, Aktivkohle‐ oder Zeolithträger fixiert. Neben den früher hauptsächlich eingesetzten Polymeren und Oxiden finden inzwischen auch neuartige Stabilisatoren, Medien und Trägermaterialien Anwendung, darunter Dendrimere, spezifische Liganden, ionische Flüssigkeiten, Detergentien, Membranen, Kohlenstoff‐Nanoröhren und eine Vielzahl von Oxiden. Auch mit ligandenfreien Verfahren wurden jüngst bemerkenswerte Ergebnisse bei sehr geringer Metallbeladung erreicht. Dieser Aufsatz diskutiert die neueren Entwicklungen und die Anwendung von katalytischen Metallnanopartikeln in der organischen Synthese, z. B. in Hydrierungen und C‐C‐Kupplungen sowie in der heterogenen Oxidation von CO durch Gold‐NPs.

Enhanced Catalytic Activity of Self‐Assembled‐Monolayer‐Capped Gold Nanoparticles

“…In this sense, semiartificial approaches based on the use of natural proteins (e.g., apoenzyme), wherein a metal-complex catalyst is incorporated into the reaction sites as a cofactor, [2,3] and artificial approaches, in which large molecules such as polymers, [4][5][6] dendrimers, [7] supramolecular hosts, [8,9] and mesoporous materials [10] provide the protein-like reaction space required for enhancing the catalytic activity of the metal complex, have been adopted. As a result of the growing interest in metallic nanoparticle (MNP) catalysts, [11,12] there are numerous reports on the incorporation of MNPs into a reaction space constructed within different architectures such as polymers, [13] dendrimers, [14] micelles, [15] and mesoporous materials. [16,17] One key feature of MNPs is their surface-functionalizing property, which has allowed for the design of recyclable catalyst supports, [18] sensors, [19] and drug-delivery materials.…”

Palladium(0) Nanoparticles on Glass‐Polymer Composite Materials as Recyclable Catalysts: A Comparison Study on their Use in Batch and Continuous Flow Processes

“…This field, sometimes termed "semi-heterogeneous catalysis", is located at the frontier between homogeneous and heterogeneous catalysis. [1] Nanoparticles often offer higher catalytic efficiency per gram than larger size materials, because of their large surface-to-volume ratio. Usually, catalytically active nanoparticles are prepared from a metal salt, a reducing agent, and a stabilizer and are supported on an oxide, [2] charcoal, [3] a zeolite [4] or a polymer.…”

Aerobic Ligand‐Free Suzuki Coupling Reaction of Aryl Chlorides Catalyzed by In Situ Generated Palladium Nanoparticles at Room Temperature

“…The metal nanoparticles offer high catalytic efficiency due to their large surface area-to-volume ratio [12] and have been widely applied in the Suzuki reaction. [11b,d,13] Although some important advances have been achieved in the palladium nanoparticlescatalyzed Suzuki reaction in recent years, it still needed harsh conditions to activate aryl chlor-A C H T U N G T R E N N U N G ides.…”