सौदी अरेबियाच्या किंग अब्दुल्ला युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीने प्रोपेन वायूचे जड हायड्रोकार्बनमध्ये रूपांतर करणारा एक अत्यंत कार्यक्षम उत्प्रेरक विकसित केला आहे. (KAUST) संशोधक. हे अल्केन मेटाथेसिस म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या रासायनिक अभिक्रियाला लक्षणीयरीत्या गती देते, ज्याचा वापर द्रव इंधन तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

उत्प्रेरक प्रोपेनची पुनर्रचना करतो, ज्यामध्ये तीन कार्बन अणू असतात, इतर रेणूंमध्ये, जसे की ब्युटेन (चार कार्बन असलेले), पेंटेन (पाच कार्बनसह) आणि इथेन (दोन कार्बनसह). "कमी आण्विक वजनाच्या अल्केनचे मूल्यवान डिझेल-श्रेणीतील अल्केनमध्ये रूपांतर करणे हे आमचे उद्दिष्ट आहे," असे KAUST कॅटॅलिसिस सेंटरमधील मनोजा सामंतरे यांनी सांगितले.

उत्प्रेरकाच्या मध्यभागी टायटॅनियम आणि टंगस्टन या दोन धातूंचे संयुगे असतात, जे ऑक्सिजन अणूंद्वारे सिलिका पृष्ठभागावर नांगरलेले असतात. वापरलेली रणनीती डिझाइनद्वारे उत्प्रेरक होती. मागील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की मोनोमेटेलिक उत्प्रेरक दोन कार्यांमध्ये गुंतलेले होते: अल्केन ते ओलेफिन आणि नंतर ओलेफिन मेटाथेसिस. टायटॅनियमची निवड पॅराफिनचे सीएच बॉन्ड सक्रिय करून ओलेफिनमध्ये रूपांतरित करण्याच्या क्षमतेमुळे करण्यात आली आणि ओलेफिन मेटाथेसिससाठी त्याच्या उच्च क्रियाकलापासाठी टंगस्टनची निवड करण्यात आली.

उत्प्रेरक तयार करण्यासाठी, संघाने शक्य तितके पाणी काढून टाकण्यासाठी सिलिका गरम केली आणि नंतर हेक्सामेथिल टंगस्टन आणि टेट्रानोपेंटाइल टायटॅनियम जोडले, एक हलका-पिवळा पावडर तयार केला. संशोधकांनी परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरून उत्प्रेरकाचा अभ्यास केला हे दर्शविण्यासाठी की टंगस्टन आणि टायटॅनियम अणू सिलिका पृष्ठभागावर अगदी जवळ आहेत, कदाचित ≈0.5 नॅनोमीटर इतके जवळ आहेत.

केंद्राचे संचालक जीन-मेरी बॅसेट यांच्या नेतृत्वाखाली संशोधकांनी नंतर उत्प्रेरक तीन दिवस प्रोपेनसह 150°C पर्यंत गरम करून त्याची चाचणी केली. प्रतिक्रिया परिस्थिती अनुकूल केल्यानंतर- उदाहरणार्थ, प्रोपेनला उत्प्रेरकावर सतत वाहू देऊन- त्यांना आढळले की अभिक्रियाची मुख्य उत्पादने इथेन आणि ब्युटेन आहेत आणि टंगस्टन आणि टायटॅनियम अणूंची प्रत्येक जोडी सरासरी 10,000 चक्रांपूर्वी उत्प्रेरक करू शकते. त्यांची क्रियाकलाप गमावणे. हा "उलाढाल क्रमांक" प्रोपेन मेटाथेसिस प्रतिक्रियेसाठी नोंदवलेला सर्वाधिक आहे.

संशोधकांनी प्रस्तावित केलेल्या डिझाइनद्वारे उत्प्रेरकाचे हे यश दोन धातूंमधील अपेक्षित सहकारी परिणामामुळे आहे. प्रथम, एक टायटॅनियम अणू प्रोपेनपासून हायड्रोजन अणू काढून प्रोपेन बनवतो आणि नंतर शेजारचा टंगस्टन अणू त्याच्या कार्बन-कार्बन दुहेरी बाँडमध्ये ओपन प्रोपेन तोडतो, ज्यामुळे इतर हायड्रोकार्बनमध्ये पुन्हा एकत्र होऊ शकणारे तुकडे तयार होतात. संशोधकांना असेही आढळून आले की केवळ टंगस्टन किंवा टायटॅनियम असलेले उत्प्रेरक पावडर फारच खराब कामगिरी करतात; जरी या दोन पावडर भौतिकरित्या एकत्र मिसळल्या गेल्या तरीही त्यांची कार्यक्षमता सहकारी उत्प्रेरकाशी जुळली नाही.

अधिक उलाढाल संख्या आणि दीर्घ आयुष्यासह आणखी चांगले उत्प्रेरक डिझाइन करण्याची संघाला आशा आहे. "आमचा विश्वास आहे की नजीकच्या भविष्यात, उद्योग डिझेल-श्रेणीतील अल्केन आणि सामान्यतः डिझाइनद्वारे उत्प्रेरक तयार करण्यासाठी आमचा दृष्टिकोन स्वीकारू शकेल," समंतरे म्हणाले.