Səudiyyə Ərəbistanı Kral Abdullah Elm və Texnologiya Universiteti tərəfindən propan qazını daha ağır karbohidrogenlərə çevirən yüksək səmərəli katalizator hazırlanıb. (KAUST) tədqiqatçıları. Bu, maye yanacaq istehsal etmək üçün istifadə edilə bilən alkan metatezi kimi tanınan kimyəvi reaksiyanı əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirir.

Katalizator tərkibində üç karbon atomu olan propanı butan (dörd karbonlu), pentan (beş karbonlu) və etan (iki karbonlu) kimi digər molekullara çevirir. KAUST Kataliz Mərkəzindən Manoja Samantaray, "Məqsədimiz aşağı molekulyar ağırlıqlı alkanları qiymətli dizel diapazonlu alkanlara çevirməkdir" dedi.

Katalizatorun mərkəzində oksigen atomları vasitəsilə silisium səthinə bərkidilmiş iki metal, titan və volfram birləşmələri var. İstifadə olunan strategiya dizaynla kataliz idi. Əvvəlki tədqiqatlar göstərdi ki, monometalik katalizatorlar iki funksiya ilə məşğul olurlar: alkandan olefinə, sonra isə olefin metatezinə. Titan, parafinlərin CH bağını aktivləşdirərək onları olefinlərə çevirmək qabiliyyətinə görə seçildi, volfram isə olefin metatezi üçün yüksək aktivliyə görə seçildi.

Katalizatoru yaratmaq üçün komanda mümkün qədər çox suyu çıxarmaq üçün silisiumu qızdırdı və sonra heksametil volfram və tetraneopentil titan əlavə edərək açıq-sarı toz əmələ gətirdi. Tədqiqatçılar katalizatoru nüvə maqnit rezonansı (NMR) spektroskopiyasından istifadə edərək, volfram və titan atomlarının silisium dioksid səthlərində bir-birinə son dərəcə yaxın, bəlkə də ≈0,5 nanometr qədər yaxın olduğunu göstərmək üçün tədqiq etdilər.

Mərkəzin direktoru Jan-Mari Bassetin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar daha sonra katalizatoru üç gün ərzində propan ilə 150°C-yə qədər qızdıraraq sınaqdan keçiriblər. Reaksiya şərtlərini optimallaşdırdıqdan sonra - məsələn, propanın katalizator üzərində davamlı axmasına icazə verərək - reaksiyanın əsas məhsullarının etan və butan olduğunu və volfram və titan atomlarının hər bir cütünün orta hesabla 10.000 dövr kataliz edə biləcəyini aşkar etdilər. aktivliklərini itirirlər. Bu "dövriyyə sayı" propan metatez reaksiyası üçün indiyə qədər bildirilmiş ən yüksək göstəricidir.

Tədqiqatçıların fikrincə, dizaynla katalizin bu uğuru iki metal arasında gözlənilən əməkdaşlıq effekti ilə bağlıdır. Birincisi, titan atomu propen yaratmaq üçün hidrogen atomlarını propandan çıxarır və sonra qonşu volfram atomu karbon-karbon ikiqat bağında açıq propeni parçalayır və digər karbohidrogenlərə yenidən birləşə bilən fraqmentlər yaradır. Tədqiqatçılar həmçinin aşkar etdilər ki, tərkibində yalnız volfram və ya titan olan katalizator tozları çox zəif işləyir; hətta bu iki toz fiziki cəhətdən bir-birinə qarışdıqda belə, onların performansı kooperativ katalizatoru ilə uyğun gəlmirdi.

Komanda daha yüksək dövriyyə sayına və daha uzun ömürlü daha yaxşı katalizator hazırlamağa ümid edir. "Biz inanırıq ki, yaxın gələcəkdə sənaye dizel diapazonlu alkanlar və daha çox layihə üzrə kataliz istehsalı üçün bizim yanaşmamızı qəbul edə bilər" dedi Samantaray.