Високо ефикасан катализатор који претвара пропан гас у теже угљоводонике развио је саудијски Универзитет науке и технологије Краљ Абдулах. (КАУСТ) истраживачи. Значајно убрзава хемијску реакцију познату као алканска метатеза, која би се могла користити за производњу течних горива.

Катализатор преуређује пропан, који садржи три атома угљеника, у друге молекуле, као што су бутан (који садржи четири угљеника), пентан (са пет угљеника) и етан (са два угљеника). „Наш циљ је да претворимо алкане ниже молекуларне тежине у вредне дизел алкане“, рекао је Маноја Самантараи из КАУСТ центра за катализу.

У срцу катализатора су једињења два метала, титанијума и волфрама, која су усидрена за површину силицијум диоксида преко атома кисеоника. Коришћена стратегија је била катализа по дизајну. Претходне студије су показале да су монометални катализатори били ангажовани у две функције: алкан до олефина и затим метатеза олефина. Титан је изабран због његове способности да активира ЦХ везу парафина да их трансформише у олефине, а волфрам је изабран због његове високе активности за метатезу олефина.

Да би направио катализатор, тим је загрејао силицијум диоксид да би уклонио што је могуће више воде, а затим додао хексаметил волфрам и тетранеопентил титан, формирајући светло жути прах. Истраживачи су проучавали катализатор помоћу спектроскопије нуклеарне магнетне резонанце (НМР) како би показали да атоми волфрама и титанијума леже изузетно близу један другом на површинама силицијум диоксида, можда чак и до ≈0,5 нанометара.

Истраживачи, предвођени директором центра Жан-Мари Басетом, затим су тестирали катализатор загревањем на 150°Ц са пропаном три дана. Након што су оптимизовали реакционе услове — на пример, дозвољавајући да пропан непрекидно тече преко катализатора — открили су да су главни производи реакције етан и бутан и да сваки пар атома волфрама и титанијума може да катализује у просеку 10.000 циклуса пре губе своју активност. Овај „број промета“ је највећи икад пријављен за реакцију метатезе пропана.

Овај успех катализе по дизајну, предлажу истраживачи, последица је очекиваног кооперативног ефекта између два метала. Прво, атом титанијума уклања атоме водоника из пропана да би формирао пропен, а затим суседни атом волфрама разбија пропен на његовој двострукој вези угљеник-угљеник, стварајући фрагменте који се могу рекомбиновати у друге угљоводонике. Истраживачи су такође открили да су катализаторски прахови који садрже само волфрам или титанијум показали веома лоше резултате; чак и када су ова два праха физички помешана заједно, њихов учинак није одговарао кооперативном катализатору.

Тим се нада да ће дизајнирати још бољи катализатор са већим бројем обртаја и дужим животним веком. „Верујемо да у блиској будућности индустрија може да усвоји наш приступ за производњу дизел алкана и уопштено катализу по дизајну“, рекао је Самантараи.