یک کاتالیزور بسیار کارآمد که گاز پروپان را به هیدروکربن های سنگین تر تبدیل می کند توسط دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله عربستان سعودی ساخته شده است. (KAUST) محققین. به طور قابل توجهی سرعت واکنش شیمیایی معروف به متاتز آلکان را افزایش می دهد که می تواند برای تولید سوخت مایع استفاده شود.

کاتالیزور پروپان را که شامل سه اتم کربن است، به مولکول های دیگری مانند بوتان (شامل چهار کربن)، پنتان (با پنج کربن) و اتان (با دو کربن) بازآرایی می کند. Manoja Samantaray از مرکز کاتالیزور KAUST گفت: «هدف ما تبدیل آلکان‌های با وزن مولکولی پایین‌تر به آلکان‌های ارزشمند در محدوده دیزل است.

در قلب کاتالیزور ترکیبات دو فلز تیتانیوم و تنگستن وجود دارد که از طریق اتم‌های اکسیژن به سطح سیلیس متصل می‌شوند. استراتژی مورد استفاده کاتالیز با طراحی بود. مطالعات قبلی نشان داد که کاتالیزورهای تک فلزی در دو عملکرد درگیر هستند: آلکان به الفین و سپس متاتز الفین. تیتانیوم به دلیل توانایی آن در فعال کردن پیوند CH پارافین ها برای تبدیل آنها به الفین و تنگستن به دلیل فعالیت بالای آن برای متاتز الفین انتخاب شد.

برای ایجاد کاتالیزور، تیم سیلیس را حرارت دادند تا تا حد امکان آب را حذف کنند و سپس هگزامتیل تنگستن و تترانئوپنتیل تیتانیوم را به آن اضافه کردند و پودر زرد روشنی تشکیل دادند. محققان این کاتالیزور را با استفاده از طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) مطالعه کردند تا نشان دهند که اتم‌های تنگستن و تیتانیوم بسیار نزدیک به هم روی سطوح سیلیس قرار دارند، شاید نزدیک به ۰.۵ نانومتر باشند.

محققان به سرپرستی مدیر مرکز، ژان ماری باست، سپس کاتالیزور را با حرارت دادن آن در دمای 150 درجه سانتی گراد با پروپان به مدت سه روز آزمایش کردند. پس از بهینه سازی شرایط واکنش - برای مثال، با اجازه دادن به پروپان برای جریان مداوم بر روی کاتالیزور - آنها دریافتند که محصولات اصلی واکنش اتان و بوتان هستند و هر جفت اتم تنگستن و تیتانیوم می تواند به طور متوسط ​​10000 سیکل قبل کاتالیز کند. فعالیت خود را از دست می دهند. این "تعداد گردش مالی" بالاترین عددی است که تاکنون برای واکنش متاتز پروپان گزارش شده است.

این موفقیت کاتالیز از طریق طراحی، محققان پیشنهاد می کنند، به دلیل اثر مشترک مورد انتظار بین دو فلز است. ابتدا یک اتم تیتانیوم اتم های هیدروژن را از پروپان جدا می کند تا پروپن را تشکیل دهد و سپس یک اتم تنگستن همسایه پروپن را در پیوند دوگانه کربن-کربن خود می شکند و قطعاتی را ایجاد می کند که می توانند دوباره به هیدروکربن های دیگر ترکیب شوند. محققان همچنین دریافتند که پودرهای کاتالیست حاوی تنها تنگستن یا تیتانیوم عملکرد بسیار ضعیفی دارند. حتی زمانی که این دو پودر از نظر فیزیکی با هم مخلوط شدند، عملکرد آنها با کاتالیزور تعاونی مطابقت نداشت.

این تیم امیدوار است که کاتالیزور بهتری با تعداد گردش مالی بالاتر و طول عمر بیشتر طراحی کند. سامانتارای گفت: «ما معتقدیم که در آینده نزدیک، صنعت می‌تواند رویکرد ما را برای تولید آلکان‌های محدوده دیزل و به طور کلی کاتالیزور با طراحی اتخاذ کند.