Высокаэфектыўны каталізатар, які ператварае газ прапан у больш цяжкія вуглевадароды, быў распрацаваны Універсітэтам навукі і тэхналогій караля Саудаўскай Аравіі Абдалы. (KAUST) даследчыкаў. Гэта значна паскарае хімічную рэакцыю, вядомую як метатэзіс алканаў, які можна выкарыстоўваць для вытворчасці вадкага паліва.

Каталізатар перагрупоўвае прапан, які змяшчае тры атамы вугляроду, у іншыя малекулы, такія як бутан (з чатырма вугляродамі), пентан (з пяццю вугляродамі) і этан (з двума вугляродамі). «Наша мэта складаецца ў тым, каб пераўтварыць алканы з нізкай малекулярнай масай у каштоўныя алканы дызельнага паліва», - сказаў Маноджа Самантарай з Цэнтра каталізу KAUST.

У аснове каталізатара ляжаць злучэнні двух металаў, тытана і вальфраму, якія замацоўваюцца на паверхні кремнезема праз атамы кіслароду. Выкарыстоўваная стратэгія была каталізу па задуме. Папярэднія даследаванні паказалі, што монаметалічныя каталізатары выконваюць дзве функцыі: ператварэнне алканаў у алефіны, а затым метатэзіс алефінаў. Тытан быў абраны з-за яго здольнасці актываваць CH-сувязь парафінаў для пераўтварэння іх у алефіны, а вальфрам быў абраны з-за яго высокай актыўнасці для метатэзісу алефінаў.

Каб стварыць каталізатар, каманда нагрэла дыяксід крэмнія, каб выдаліць як мага больш вады, а затым дадала гексаметилвальфрам і тетранеопентилтытан, утвараючы светла-жоўты парашок. Даследчыкі вывучылі каталізатар з дапамогай спектраскапіі ядзернага магнітнага рэзанансу (ЯМР), каб паказаць, што атамы вальфраму і тытана ляжаць вельмі блізка адзін да аднаго на паверхні дыяксіду крэмнія, магчыма, на адлегласці ≈0,5 нанаметра.

Даследчыкі на чале з дырэктарам цэнтра Жанам-Мары Басэт выпрабавалі каталізатар, награваючы яго да 150°C з прапанам на працягу трох дзён. Пасля аптымізацыі ўмоў рэакцыі - напрыклад, дазволіўшы прапану бесперапынна цячы па каталізатары - яны выявілі, што асноўнымі прадуктамі рэакцыі з'яўляюцца этан і бутан і што кожная пара атамаў вальфраму і тытана можа каталізаваць у сярэднім 10 000 цыклаў перад страчваюць сваю актыўнасць. Гэты «лік абароту» з'яўляецца самым высокім, калі-небудзь зарэгістраваным для рэакцыі метатэзісу прапану.

Гэты поспех каталізу па задуме, мяркуюць даследчыкі, звязаны з чаканым сумесным эфектам паміж двума металамі. Спачатку атам тытана выдаляе атамы вадароду з прапана, утвараючы прапен, а затым суседні атам вальфраму разрывае прапен па яго падвойнай сувязі вуглярод-вуглярод, ствараючы фрагменты, якія могуць рэкамбінаваць у іншыя вуглевадароды. Даследчыкі таксама выявілі, што каталітычныя парашкі, якія змяшчаюць толькі вальфрам або тытан, працуюць вельмі дрэнна; нават калі гэтыя два парашкі былі фізічна змяшаныя разам, іх характарыстыкі не адпавядалі сумесным каталізатарам.

Каманда спадзяецца распрацаваць яшчэ лепшы каталізатар з больш высокім лікам абароту і больш доўгім тэрмінам службы. «Мы лічым, што ў найбліжэйшай будучыні прамысловасць можа прыняць наш падыход для вытворчасці дызельных алканаў і ў больш агульным плане каталізу па распрацоўцы», — сказаў Самантарэй.