Organonikkelcomplexen produceren pas écht snel en efficiënt waterstof als je ze oplost in een ionische vloeistof en er een scheutje water bij doet. Maar Joost mag weten waarom, melden Dougas Pool, Daniel DuBois en collega’s (Pacific Northwest National Laboratory) in PNAS.

Het is een vervolg op een publicatie waarmee dezelfde vakgroep een klein jaar geleden Science haalde. DuBois en collega’s presenteerden toen een nikkelcomplex dat ze omschreven als een synthetische nabootsing van een natuurlijk hydrogenase-enzym. Opgelost in acetonitril, met 1,2 M water er bij, kon het 100.000 waterstofmoleculen per seconde produceren uit losse protonen en elektronen. Een tempo dat een echt enzym niet eens haalt.

Achteraf moeten ze echter bekennen dat het complex onder deze omstandigheden niet efficiënt met zijn elektronen omgaat. Een variant die wèl efficiënt was, bleek een factor 100 langzamer. En wat ze ook probeerden: snelheid en efficiëntie gingen telkens ten koste van elkaar.

Totdat ze in plaats van acetonitril een ionische vloeistof probeerden als oplosmiddel. Om precies te zijn dibutylformamidium bis(trifluormethaansulfonyl)amide, een sterk zuur reagerend vloeibaar zout. Ook dit keer voegden ze weer een beetje water toe. En tot hun verbazing gingen de katalysatormoleculen daardoor steeds beter hun best doen.

Uiteindelijk zaten ze op 53.000 waterstofmoleculen per seconde, een factor 50 meer dan ze in acetonitril hadden gehaald. Terwijl ze nog steeds efficiënt met hun elektronen omgingen.

De onderzoekers vermoeden dat de combinatie van water en ionische vloeistof op de een of andere manier heel goed is in het doorschuiven van protonen naar de nikkelkern van de katalysator. Maar hoe precies, dat weten ze nog niet.

Voor de liefhebbers: het in deze publicatie gebruikte nikkelcomplex is net iets anders dan het complex dat vorig jaar in Science werd beschreven. Dit keer gaat het om [Ni(P^Ph₂N^C6H4-hex₂)₂](BF₄)₂ waarin P^Ph₂N^C6H4-hex₂ staat voor 1,5-di(4-n-hexylfenyl)-3,7-difenyl-1,5-diaza-3,7-difosfacycloöctaan.

bron: Pacific Northwest National Laboratory