Ruthenium dioxide nanoparticles in ionic liquids : synthesis, caracterization and catalytic properties in hydrogenation of olefins and arenes

Abstract

A reação de NaBH4 com RuCl3 dissolvido no líquido iônico 1-n-butil-3-metilimidazólio hexafluorfosfato (BMI.PF6) é um método simples e reprodutível para a síntese de nanopartículas de RuO2 estáveis com distribuição estreita e diâmetro da partícula entre 2-3 nm. As nanopartículas de RuO2 foram caracterizadas por XRD, XPS, EDS e TEM. Estas nanopartículas mostraram alta atividade catalítica tanto na catálise heterogênea quanto na hidrogenação bifásica líquido-líquido de olefinas e arenos sob condições moderadas de reação. Experimentos de envenenamento com Hg(0) e CS2, e análises de XRD e TEM de partículas isoladas após a catálise indicaram a formação de nanopartículas de Ru(0). As nanopartículas podem ser reutilizadas em condições de catálise heterogênea até 10 vezes na hidrogenação de 1-hexeno rendendo um número total de ciclos catalíticos de 175.000 para átomos de Ru expostos.

The reaction of NaBH4 with RuCl3 dissolved in 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMI.PF6) ionic liquid is a simple and reproducible method for the synthesis of stable RuO2 nanoparticles with a narrow size distribution within 2-3 nm. RuO2 nanoparticles were characterized by XRD, XPS, EDS and TEM. These nanoparticles showed high catalytic activity either in the solventless or liquid-liquid biphasic hydrogenation of olefins and arenes under mild reaction conditions. Hg(0) and CS2 poisoning experiments and XRD and TEM analysis of particles isolated after catalysis indicated the formation of Ru(0) nanoparticles. The nanoparticles could be re-used in solventless conditions up to 10 times in the hydrogenation of 1-hexene yielding a total turnover number for exposed Ru atoms of 175,000.