સાઉદી અરેબિયાની કિંગ અબ્દુલ્લા યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી દ્વારા પ્રોપેન ગેસને ભારે હાઇડ્રોકાર્બનમાં રૂપાંતરિત કરનાર અત્યંત કાર્યક્ષમ ઉત્પ્રેરક વિકસાવવામાં આવ્યું છે. (KAUST) સંશોધકો. તે એલ્કેન મેટાથેસિસ તરીકે ઓળખાતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવે છે, જેનો ઉપયોગ પ્રવાહી ઇંધણ બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

ઉત્પ્રેરક પ્રોપેનને ફરીથી ગોઠવે છે, જેમાં ત્રણ કાર્બન અણુઓ હોય છે, જેમ કે બ્યુટેન (ચાર કાર્બન ધરાવતું), પેન્ટેન (પાંચ કાર્બન સાથે) અને ઇથેન (બે કાર્બન સાથે) જેવા અણુઓમાં. "અમારો ઉદ્દેશ્ય ઓછા પરમાણુ વજનવાળા અલ્કેનેસને મૂલ્યવાન ડીઝલ-રેન્જના આલ્કેન્સમાં રૂપાંતરિત કરવાનો છે," KAUST કેટાલિસિસ સેન્ટરના મનોજા સામંતરે જણાવ્યું હતું.

ઉત્પ્રેરકના હૃદયમાં બે ધાતુઓ, ટાઇટેનિયમ અને ટંગસ્ટનના સંયોજનો છે, જે ઓક્સિજન અણુઓ દ્વારા સિલિકા સપાટી પર લંગરાયેલા છે. ઉપયોગમાં લેવાતી વ્યૂહરચના ડિઝાઇન દ્વારા ઉત્પ્રેરક હતી. અગાઉના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું હતું કે મોનોમેટાલિક ઉત્પ્રેરક બે કાર્યોમાં રોકાયેલા હતા: આલ્કેનથી ઓલેફિન અને પછી ઓલેફિન મેટાથેસિસ. ટાઇટેનિયમની પસંદગી પેરાફિન્સના CH બોન્ડને ઓલેફિન્સમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે સક્રિય કરવાની ક્ષમતાને કારણે કરવામાં આવી હતી, અને ટંગસ્ટનને ઓલેફિન મેટાથેસિસ માટે તેની ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ માટે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.

ઉત્પ્રેરક બનાવવા માટે, ટીમે શક્ય તેટલું વધુ પાણી દૂર કરવા માટે સિલિકાને ગરમ કરી અને પછી હેક્સામેથાઈલ ટંગસ્ટન અને ટેટ્રાનીઓપેન્ટાઈલ ટાઇટેનિયમ ઉમેર્યું, જે આછો-પીળો પાવડર બનાવે છે. સંશોધકોએ ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (NMR) સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પ્રેરકનો અભ્યાસ કર્યો તે બતાવવા માટે કે ટંગસ્ટન અને ટાઇટેનિયમ પરમાણુ સિલિકા સપાટી પર એકસાથે અત્યંત નજીક છે, કદાચ ≈0.5 નેનોમીટર જેટલા નજીક છે.

કેન્દ્રના ડાયરેક્ટર જીન-મેરી બેસેટની આગેવાની હેઠળના સંશોધકોએ ત્યારબાદ ઉત્પ્રેરકને ત્રણ દિવસ સુધી પ્રોપેન વડે 150 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી ગરમ કરીને પરીક્ષણ કર્યું. પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિને ઑપ્ટિમાઇઝ કર્યા પછી - ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોપેનને ઉત્પ્રેરક પર સતત વહેવા દેવાથી - તેઓએ જોયું કે પ્રતિક્રિયાના મુખ્ય ઉત્પાદનો ઇથેન અને બ્યુટેન હતા અને ટંગસ્ટન અને ટાઇટેનિયમ અણુઓની દરેક જોડી સરેરાશ 10,000 ચક્ર પહેલાં ઉત્પ્રેરક કરી શકે છે. તેમની પ્રવૃત્તિ ગુમાવવી. આ "ટર્નઓવર નંબર" પ્રોપેન મેટાથેસીસ પ્રતિક્રિયા માટે અત્યાર સુધીનો સૌથી વધુ અહેવાલ છે.

ડિઝાઇન દ્વારા ઉત્પ્રેરકની આ સફળતા, સંશોધકો સૂચવે છે, બે ધાતુઓ વચ્ચે અપેક્ષિત સહકારી અસરને કારણે છે. પ્રથમ, ટાઇટેનિયમ પરમાણુ પ્રોપેનમાંથી હાઇડ્રોજન પરમાણુને પ્રોપેન બનાવવા માટે દૂર કરે છે અને પછી પડોશી ટંગસ્ટન અણુ તેના કાર્બન-કાર્બન ડબલ બોન્ડ પર ખુલ્લા પ્રોપેનને તોડે છે, જે ટુકડાઓ બનાવે છે જે અન્ય હાઇડ્રોકાર્બનમાં ફરી જોડાઈ શકે છે. સંશોધકોએ એ પણ શોધી કાઢ્યું કે માત્ર ટંગસ્ટન અથવા ટાઇટેનિયમ ધરાવતા ઉત્પ્રેરક પાવડર ખૂબ જ ખરાબ રીતે કાર્ય કરે છે; જ્યારે આ બે પાઉડર ભૌતિક રીતે એકસાથે મિશ્ર કરવામાં આવ્યા હતા ત્યારે પણ તેમની કામગીરી સહકારી ઉત્પ્રેરક સાથે મેળ ખાતી ન હતી.

ટીમ વધુ ટર્નઓવર નંબર અને લાંબા આયુષ્ય સાથે વધુ સારી ઉત્પ્રેરક ડિઝાઇન કરવાની આશા રાખે છે. "અમે માનીએ છીએ કે નજીકના ભવિષ્યમાં, ઉદ્યોગ ડીઝલ-રેન્જ અલ્કેન્સ અને સામાન્ય રીતે ડિઝાઇન દ્વારા ઉત્પ્રેરકના ઉત્પાદન માટે અમારો અભિગમ અપનાવી શકે છે," સામંતરેએ જણાવ્યું હતું.