Kichocheo chenye ufanisi mkubwa ambacho hubadilisha gesi ya propane kuwa hidrokaboni nzito zaidi kimetengenezwa na Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha Mfalme Abdullah wa Saudi Arabia. (KAUST) watafiti. Inaharakisha kwa kiasi kikubwa mmenyuko wa kemikali unaojulikana kama metathesis ya alkane, ambayo inaweza kutumika kutengeneza mafuta ya kioevu.

Kichocheo hupanga upya propane, ambayo ina atomi tatu za kaboni, ndani ya molekuli nyingine, kama vile butane (iliyo na kaboni nne), pentane (yenye kaboni tano) na ethane (yenye kaboni mbili). "Lengo letu ni kubadilisha alkane za uzito wa chini wa molekuli hadi alkane zenye thamani za safu ya dizeli," alisema Manoja Samantaray kutoka Kituo cha Kuchambua cha KAUST.

Katika moyo wa kichocheo ni misombo ya metali mbili, titanium na tungsten, ambayo imeunganishwa kwenye uso wa silika kupitia atomi za oksijeni. Mkakati uliotumika ulikuwa catalysis by design. Uchunguzi wa awali ulionyesha kuwa vichocheo vya monometali vilihusika katika kazi mbili: alkane hadi olefin na kisha metathesis ya olefin. Titanium ilichaguliwa kwa sababu ya uwezo wake wa kuwezesha dhamana ya CH ya mafuta ya taa ili kuzibadilisha kuwa olefins, na tungsten ilichaguliwa kwa shughuli yake ya juu kwa metathesis ya olefin.

Ili kuunda kichocheo, timu ilipasha joto silika ili kuondoa maji mengi iwezekanavyo na kisha ikaongeza hexamethyl tungsten na tetraneopentyl titanium, na kutengeneza unga wa manjano-nyepesi. Watafiti walichunguza kichocheo hicho kwa kutumia spectroscopy ya nyuklia ya resonance (NMR) ili kuonyesha kwamba atomi za tungsten na titani ziko karibu sana kwenye nyuso za silika, labda karibu kama nanomita ≈0.5.

Watafiti, wakiongozwa na Mkurugenzi wa kituo hicho Jean-Marie Basset, kisha walijaribu kichocheo hicho kwa kukipasha joto hadi 150 ° C na propane kwa siku tatu. Baada ya kuboresha hali ya athari - kwa mfano, kwa kuruhusu propane kutiririka juu ya kichocheo - waligundua kuwa bidhaa kuu za mmenyuko zilikuwa ethane na butane na kwamba kila jozi ya atomi za tungsten na titani zinaweza kuchochea wastani wa mizunguko 10,000 hapo awali. kupoteza shughuli zao. "Nambari hii ya mauzo" ndiyo ya juu zaidi kuwahi kuripotiwa kwa mmenyuko wa metathesis ya propane.

Mafanikio haya ya kichocheo kwa muundo, watafiti wanapendekeza, ni kwa sababu ya athari inayotarajiwa ya ushirika kati ya metali hizo mbili. Kwanza, atomi ya titani huondoa atomi za hidrojeni kutoka kwa propani na kuunda propene na kisha atomi ya tungsteni ya jirani huvunja propene wazi kwenye kifungo chake cha kaboni-kaboni, na kuunda vipande vinavyoweza kuunganishwa tena katika hidrokaboni nyingine. Watafiti pia waligundua kuwa poda za kichocheo zilizo na tungsten tu au titani zilifanya vibaya sana; hata wakati poda hizi mbili zilichanganywa kimwili pamoja, utendaji wao haukulingana na kichocheo cha ushirika.

Timu inatarajia kubuni kichocheo bora zaidi chenye idadi kubwa ya mauzo, na maisha marefu. "Tunaamini kuwa katika siku za usoni, tasnia inaweza kutumia mbinu yetu ya kutengeneza alkane za safu ya dizeli na kwa ujumla zaidi ya kichocheo kwa muundo," Samantaray alisema.