Mjög duglegur hvati sem breytir própangasi í þyngri kolvetni hefur verið þróaður af konungi Abdullah háskólans í Sádi-Arabíu. (KAUST) vísindamenn. Það flýtir verulega fyrir efnahvörfum sem kallast alkanmetathesis, sem hægt er að nota til að framleiða fljótandi eldsneyti.

Hvatinn endurraðar própan, sem inniheldur þrjú kolefnisatóm, í aðrar sameindir, eins og bútan (sem inniheldur fjögur kolefni), pentan (með fimm kolefni) og etan (með tveimur kolefnum). „Markmið okkar er að breyta alkönum með lægri mólþunga í verðmæta alkana á dísilsviði,“ sagði Manoja Samantaray frá KAUST Catalysis Center.

Í hjarta hvatans eru efnasambönd tveggja málma, títan og wolfram, sem eru fest við kísilyfirborð með súrefnisatómum. Stefnan sem notuð var var hvata með hönnun. Fyrri rannsóknir sýndu að einmálmhvatar virkuðu tvennt: alkan í olefín og síðan olefin metathesis. Títan var valið vegna getu þess til að virkja CH-tengi paraffíns til að umbreyta þeim í olefín og wolfram var valið vegna mikillar virkni þess fyrir olefín-metathesis.

Til að búa til hvatann hitaði liðið kísil til að fjarlægja eins mikið vatn og mögulegt var og bætti síðan við hexametýl wolfram og tetraneopentýl títan og myndaði ljósgult duft. Rannsakendur rannsökuðu hvatann með því að nota kjarnasegulómun (NMR) litrófsgreiningu til að sýna fram á að wolfram- og títanfrumeindin liggja mjög þétt saman á kísilflötunum, kannski allt að ≈0,5 nanómetrum.

Rannsakendur, undir forystu forstöðumanns miðstöðvarinnar Jean-Marie Basset, prófuðu síðan hvatann með því að hita hann í 150°C með própani í þrjá daga. Eftir að hafa fínstillt hvarfskilyrðin - til dæmis með því að leyfa própaninu að flæða stöðugt yfir hvatann - komust þeir að því að aðalafurðir hvarfsins voru etan og bútan og að hvert par af wolfram og títan atóm gæti hvatað að meðaltali 10.000 hringrásir áður en missa starfsemi sína. Þessi „veltutala“ er sú hæsta sem greint hefur verið frá fyrir própan-metathesisviðbrögð.

Þessi árangur af hvata með hönnun, leggja vísindamennirnir til, er vegna væntanlegra samvinnuáhrifa milli málmanna tveggja. Í fyrsta lagi fjarlægir títantóm vetnisatóm úr própani til að mynda própen og síðan brýtur nærliggjandi wolframatóm própen upp við kolefnis-kolefni tvítengi þess og myndar brot sem geta sameinast aftur í önnur kolvetni. Rannsakendur komust einnig að því að hvataduft sem inniheldur aðeins wolfram eða títan virkaði mjög illa; jafnvel þegar þessi tvö duft voru líkamlega blanduð saman, passaði árangur þeirra ekki við samstarfshvatann.

Teymið vonast til að hanna enn betri hvata með hærri veltutölu og lengri líftíma. „Við trúum því að í náinni framtíð geti iðnaðurinn tileinkað sér nálgun okkar til að framleiða alkana á dísilsviði og meira almennt hvata með hönnun,“ sagði Samantaray.