In heul effisjinte katalysator dy't propaangas konvertearret yn swierdere koalwetterstoffen is ûntwikkele troch Saûdy-Araabje's King Abdullah University of Science and Technology. (KAUST) ûndersikers. It fersnelt signifikant in gemyske reaksje bekend as alkaanmetatesis, dy't koe wurde brûkt om floeibere brânstoffen te produsearjen.

De katalysator omfoarmet propaan, dat trije koalstofatomen befettet, yn oare molekulen, lykas butaan (mei fjouwer koalstoffen), pentaan (mei fiif koalstoffen) en etaan (mei twa koalstoffen). "Us doel is om alkanen mei legere molekulêre gewicht te konvertearjen yn weardefolle alkanen yn dieselberik," sei Manoja Samantaray fan it KAUST Catalysis Center.

Yn it hert fan 'e katalysator binne ferbiningen fan twa metalen, titanium en wolfraam, dy't fia soerstofatomen ferankere wurde oan in silika-oerflak. De brûkte strategy wie catalysis by design. Foarige ûndersiken lieten sjen dat monometallyske katalysatoren dwaande wiene mei twa funksjes: alkaan nei olefin en dan olefinmetatesis. Titanium waard keazen fanwegen syn fermogen om de CH-bân fan paraffinen te aktivearjen om se te transformearjen nei olefinen, en wolfraam waard keazen foar syn hege aktiviteit foar olefinmetatesis.

Om de katalysator te meitsjen, ferwaarme it team silika om safolle mooglik wetter te ferwiderjen en foege doe hexamethylwolfraam en tetraneopentyl titanium ta, it foarmjen fan in ljochtgiel poeder. De ûndersikers ûndersochten de katalysator mei nukleêre magnetyske resonânsje (NMR) spektroskopy om oan te toanen dat de wolfraam- en titaniumatomen ekstreem ticht byinoar lizze op 'e silika-oerflakken, miskien sa ticht as ≈0,5 nanometer.

De ûndersikers, ûnder lieding fan de direkteur fan it sintrum Jean-Marie Basset, testen doe de katalysator troch it trije dagen te ferwaarmjen oant 150 ° C mei propaan. Nei it optimalisearjen fan de reaksjebetingsten - bygelyks troch it propaan kontinu oer de katalysator te litten streame - fûnen se dat de wichtichste produkten fan 'e reaksje etaan en butaan wiene en dat elk pear wolfraam- en titaniumatomen in gemiddelde fan 10.000 syklusen foardat ferlieze harren aktiviteit. Dit "omsetnûmer" is it heechste ea rapportearre foar in propaanmetatese-reaksje.

Dit súkses fan katalyse troch ûntwerp, stelle de ûndersikers foar, is te tankjen oan in ferwachte koöperative effekt tusken de twa metalen. Earst ferwideret in titanium-atoom wetterstofatomen fan propaan om propeen te foarmjen en dan brekt in oanbuorjende wolfraam-atoom propeen iepen by syn dûbele koalstof-koalstofbân, wêrtroch fragminten meitsje dy't kinne rekombinearje yn oare koalwetterstoffen. De ûndersikers fûnen ek dat katalysatorpoeders dy't allinich wolfraam of titanium befetsje, tige min diene; sels doe't dizze twa poeders fysyk byinoar mingd waarden, kamen har prestaasjes net oerien mei de koöperative katalysator.

It team hopet in noch bettere katalysator te ûntwerpen mei in hegere omsetnûmer, en in langere libbensdoer. "Wy leauwe dat de yndustry yn 'e heine takomst ús oanpak kin oannimme foar it produsearjen fan alkanen yn dieselberik en mear algemien fan katalyse troch ûntwerp," sei Samantaray.