A Universidade de Ciencia e Tecnoloxía Rei Abdullah de Arabia Saudita desenvolveu un catalizador altamente eficiente que converte o gas propano en hidrocarburos máis pesados. (KAUST) investigadores. Acelera significativamente unha reacción química coñecida como metátese de alcanos, que podería usarse para producir combustibles líquidos.

O catalizador reorganiza o propano, que contén tres átomos de carbono, noutras moléculas, como o butano (que contén catro carbonos), o pentano (con cinco carbonos) e o etano (con dous carbonos). "O noso obxectivo é converter alcanos de menor peso molecular en valiosos alcanos de gama diésel", dixo Manoja Samantaray do Centro de Catálise KAUST.

No corazón do catalizador hai compostos de dous metais, o titanio e o volframio, que están ancorados a unha superficie de sílice mediante átomos de osíxeno. A estratexia utilizada foi a catálise por deseño. Estudos anteriores mostraron que os catalizadores monometálicos desempeñaban dúas funcións: de alcano a olefina e despois a metátese de olefinas. Elixiuse o titanio pola súa capacidade para activar o enlace CH das parafinas para transformalas en olefinas, e o volframio pola súa alta actividade para a metátese de olefinas.

Para crear o catalizador, o equipo quentou sílice para eliminar a maior cantidade de auga posible e despois engadiu hexametil tungsteno e tetraneopentil titanio, formando un po amarelo claro. Os investigadores estudaron o catalizador mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) para mostrar que os átomos de volframio e titanio están moi preto entre si nas superficies de sílice, quizais tan preto de ≈0,5 nanómetros.

Os investigadores, dirixidos polo director do centro Jean-Marie Basset, probaron entón o catalizador quentándoo a 150 °C con propano durante tres días. Despois de optimizar as condicións da reacción, por exemplo, permitindo que o propano flúa continuamente sobre o catalizador, descubriron que os principais produtos da reacción eran o etano e o butano e que cada par de átomos de volframio e titanio podía catalizar unha media de 10.000 ciclos antes. perdendo a súa actividade. Este "número de facturación" é o máis alto xamais reportado para unha reacción de metátese de propano.

Este éxito da catálise por deseño, propoñen os investigadores, débese a un efecto de cooperación esperado entre os dous metais. Primeiro, un átomo de titanio elimina os átomos de hidróxeno do propano para formar propeno e despois un átomo de wolframio veciño rompe o propeno no seu dobre enlace carbono-carbono, creando fragmentos que poden recombinarse noutros hidrocarburos. Os investigadores tamén descubriron que os catalizadores en po que só conteñen wolframio ou titanio tiñan un rendemento moi malo; mesmo cando estes dous po se mesturaban fisicamente, o seu rendemento non coincidía co catalizador cooperativo.

O equipo espera deseñar un catalizador aínda mellor cun maior número de facturación e unha vida útil máis longa. "Cremos que nun futuro próximo, a industria pode adoptar o noso enfoque para producir alcanos de gama diésel e, en xeral, de catálise por deseño", dixo Samantaray.