Katalizzatur effiċjenti ħafna li jikkonverti gass propan f'idrokarburi itqal ġie żviluppat mill-Università tax-Xjenza u t-Teknoloġija King Abdullah tal-Arabja Sawdija. (KAUST) riċerkaturi. Tħaffef b'mod sinifikanti reazzjoni kimika magħrufa bħala metateżi tal-alkan, li tista 'tintuża biex tipproduċi karburanti likwidi.

Il-katalizzatur jirranġa l-propan, li fih tliet atomi tal-karbonju, f'molekuli oħra, bħal butan (li fih erba 'karbonju), pentan (b'ħames karbonju) u etan (b'żewġ karbonju). "L-għan tagħna huwa li nikkonvertiw alkani ta 'piż molekulari aktar baxx f'alkani ta' valur fid-diżil," qal Manoja Samantaray miċ-Ċentru tal-Kataliżi KAUST.

Fil-qalba tal-katalizzatur hemm komposti ta 'żewġ metalli, titanju u tungstenu, li huma ankrati ma' wiċċ tas-silika permezz ta 'atomi ta' ossiġnu. L-istrateġija użata kienet katalisi bid-disinn. Studji preċedenti wrew li l-katalisti monometalliċi kienu involuti f'żewġ funzjonijiet: alkane għal olefin u mbagħad metathesis olefin. It-titanju ġie magħżul minħabba l-kapaċità tiegħu li jattiva r-rabta CH tal-paraffini biex jittrasformahom f'olefini, u t-tungstenu ntgħażel għall-attività għolja tiegħu għall-metatesi tal-olefini.

Biex jinħoloq il-katalizzatur, it-tim saħħan is-silika biex ineħħu kemm jista 'jkun ilma u mbagħad żiedu hexamethyl tungstenu u tetraneopentyl titanju, li jiffurmaw trab isfar ċar. Ir-riċerkaturi studjaw il-katalizzatur bl-użu ta 'spettroskopija ta' reżonanza manjetika nukleari (NMR) biex juru li l-atomi tat-tungstenu u tat-titanju jinsabu estremament qrib xulxin fuq l-uċuħ tas-silika, forsi qrib daqs ≈0.5 nanometri.

Ir-riċerkaturi, immexxija mid-Direttur taċ-ċentru Jean-Marie Basset, imbagħad ittestjaw il-katalizzatur billi saħħnuh għal 150 ° C bil-propan għal tlett ijiem. Wara li ottimizzaw il-kundizzjonijiet tar-reazzjoni—per eżempju, billi ħallew il-propan jiċċirkola kontinwament fuq il-katalizzatur—sabu li l-prodotti ewlenin tar-reazzjoni kienu l-etanu u l-butan u li kull par ta’ atomi tat-tungstenu u tat-titanju setgħu jikkatalizzaw medja ta’ 10,000 ċiklu qabel jitilfu l-attività tagħhom. Dan in-"numru tal-fatturat" huwa l-ogħla li qatt ġie rrappurtat għal reazzjoni tal-metatesi tal-propan.

Dan is-suċċess tal-katalisi bid-disinn, jipproponu r-riċerkaturi, huwa dovut għal effett kooperattiv mistenni bejn iż-żewġ metalli. L-ewwel, atomu tat-titanju jneħħi l-atomi tal-idroġenu mill-propan biex jifforma propene u mbagħad atomu tat-tungstenu ġar ikisser il-propene miftuħ fir-rabta doppja tal-karbonju-karbonju tiegħu, u joħloq frammenti li jistgħu jerġgħu jingħaqdu f'idrokarburi oħra. Ir-riċerkaturi sabu wkoll li t-trabijiet tal-katalist li fihom biss tungstenu jew titanju wettqu ħażin ħafna; anke meta dawn iż-żewġ trabijiet kienu fiżikament imħallta flimkien, il-prestazzjoni tagħhom ma qablitx mal-katalist kooperattiv.

It-tim jittama li jiddisinja katalist saħansitra aħjar b'numru ta 'fatturat ogħla, u ħajja itwal. "Aħna nemmnu li fil-futur qarib, l-industrija tista 'tadotta l-approċċ tagħna għall-produzzjoni ta' alkani tal-firxa tad-diżil u b'mod aktar ġenerali ta 'katalisi bid-disinn," qal Samantaray.