Բարձր արդյունավետ կատալիզատոր, որը պրոպան գազը վերածում է ավելի ծանր ածխաջրածինների, մշակվել է Սաուդյան Արաբիայի Թագավոր Աբդալլահի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի կողմից: (KAUST) հետազոտողներ. Այն զգալիորեն արագացնում է քիմիական ռեակցիան, որը հայտնի է որպես ալկանային մետաթեզ, որը կարող է օգտագործվել հեղուկ վառելիք արտադրելու համար:

Կատալիզատորը վերադասավորում է պրոպանը, որը պարունակում է երեք ածխածնի ատոմ, այլ մոլեկուլների, ինչպիսիք են բութանը (պարունակում է չորս ածխածին), պենտանը (հինգ ածխածինով) և էթանը (երկու ածխածինով)։ «Մեր նպատակն է ավելի ցածր մոլեկուլային քաշի ալկանները վերածել արժեքավոր դիզելային տիրույթի ալկանների», - ասաց Մանոա Սամանտարայը KAUST Catalysis Center-ից:

Կատալիզատորի հիմքում երկու մետաղների՝ տիտանի և վոլֆրամի միացություններն են, որոնք թթվածնի ատոմների միջոցով խարսխված են սիլիցիումի մակերեսին։ Օգտագործված ռազմավարությունը նախագծով կատալիզացիա էր: Նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մոնամետաղային կատալիզատորները կատարում են երկու ֆունկցիա՝ ալկանից օլեֆին, իսկ հետո՝ օլեֆինի մետաթեզ: Տիտանը ընտրվել է պարաֆինների CH կապը օլեֆինի վերածելու ունակության պատճառով, իսկ վոլֆրամն ընտրվել է օլեֆինի մետաթեզի համար իր բարձր ակտիվության համար:

Կատալիզատոր ստեղծելու համար թիմը տաքացրեց սիլիցիումը՝ հնարավորինս շատ ջուր հեռացնելու համար, այնուհետև ավելացրեց հեքսամեթիլ վոլֆրամ և տետրանեոպենտիլ տիտան՝ ձևավորելով բաց դեղին փոշի: Հետազոտողները ուսումնասիրել են կատալիզատորը միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային (NMR) սպեկտրոսկոպիայի միջոցով՝ ցույց տալու համար, որ վոլֆրամի և տիտանի ատոմները շատ մոտ են գտնվում սիլիցիումի մակերևույթների վրա, հավանաբար ≈0,5 նանոմետրի մոտ:

Հետազոտողները՝ կենտրոնի տնօրեն Ժան-Մարի Բասեթի գլխավորությամբ, այնուհետև փորձարկել են կատալիզատորը՝ այն երեք օր տաքացնելով պրոպանով մինչև 150°C: Ռեակցիայի պայմանները օպտիմալացնելուց հետո, օրինակ՝ թույլ տալով, որ պրոպանը անընդհատ հոսել կատալիզատորի վրայով, նրանք պարզեցին, որ ռեակցիայի հիմնական արտադրանքներն են էթանը և բութանը, և որ վոլֆրամի և տիտանի յուրաքանչյուր զույգ ատոմ կարող է կատալիզացնել միջինը 10000 ցիկլ առաջ։ կորցնելով իրենց գործունեությունը. Այս «շրջանառության թիվը» ամենաբարձրն է երբևէ հաղորդված պրոպանի մետաթեզի ռեակցիայի համար:

Հետազոտողները ենթադրում են, որ նախագծով կատալիզի այս հաջողությունը պայմանավորված է երկու մետաղների միջև սպասվող համագործակցային էֆեկտով: Նախ, տիտանի ատոմը հեռացնում է ջրածնի ատոմները պրոպանից՝ ձևավորելով պրոպեն, իսկ հետո հարևան վոլֆրամի ատոմը բաց է թողնում պրոպենը իր ածխածին-ածխածին կրկնակի կապով՝ ստեղծելով բեկորներ, որոնք կարող են վերամիավորվել այլ ածխաջրածինների մեջ: Հետազոտողները նաև պարզել են, որ միայն վոլֆրամ կամ տիտանի պարունակող կատալիզատորների փոշիները շատ վատ են գործում. նույնիսկ այն ժամանակ, երբ այս երկու փոշիները ֆիզիկապես խառնվում էին իրար, դրանց կատարումը չէր համապատասխանում կոոպերատիվ կատալիզատորին:

Թիմը հույս ունի նախագծել ավելի լավ կատալիզատոր՝ ավելի մեծ շրջանառության քանակով և ավելի երկար կյանքով: «Մենք հավատում ենք, որ մոտ ապագայում արդյունաբերությունը կարող է որդեգրել մեր մոտեցումը դիզելային տիրույթի ալկանների և, ընդհանուր առմամբ, նախագծով կատալիզի արտադրության համար», - ասաց Սամանտարայը: