ప్రొపేన్ వాయువును భారీ హైడ్రోకార్బన్‌లుగా మార్చే అత్యంత సమర్థవంతమైన ఉత్ప్రేరకం సౌదీ అరేబియా యొక్క కింగ్ అబ్దుల్లా సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయం ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడింది. (KAUST) పరిశోధకులు. ఇది ద్రవ ఇంధనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే ఆల్కనే మెటాథెసిస్ అని పిలువబడే రసాయన ప్రతిచర్యను గణనీయంగా వేగవంతం చేస్తుంది.

ఉత్ప్రేరకం మూడు కార్బన్ పరమాణువులను కలిగి ఉన్న ప్రొపేన్‌ను బ్యూటేన్ (నాలుగు కార్బన్‌లను కలిగి ఉంటుంది), పెంటనే (ఐదు కార్బన్‌లతో) మరియు ఈథేన్ (రెండు కార్బన్‌లతో) వంటి ఇతర అణువులలోకి మార్చుతుంది. "తక్కువ మాలిక్యులర్ బరువు ఆల్కనేలను విలువైన డీజిల్-శ్రేణి ఆల్కేన్‌లుగా మార్చడమే మా లక్ష్యం" అని KAUST ఉత్ప్రేరక కేంద్రం నుండి మనోజా సమంతరాయ్ అన్నారు.

ఉత్ప్రేరకం యొక్క గుండె వద్ద రెండు లోహాలు, టైటానియం మరియు టంగ్‌స్టన్ సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి, ఇవి ఆక్సిజన్ అణువుల ద్వారా సిలికా ఉపరితలంపై లంగరు వేయబడతాయి. ఉపయోగించిన వ్యూహం రూపకల్పన ద్వారా ఉత్ప్రేరకము. మునుపటి అధ్యయనాలు మోనోమెటాలిక్ ఉత్ప్రేరకాలు రెండు విధులలో నిమగ్నమై ఉన్నాయని చూపించాయి: ఆల్కేన్ నుండి ఒలేఫిన్ మరియు తరువాత ఒలేఫిన్ మెటాథెసిస్. పారాఫిన్‌ల యొక్క CH బాండ్‌ను ఒలేఫిన్‌లుగా మార్చడానికి సక్రియం చేయగల సామర్థ్యం కారణంగా టైటానియం ఎంపిక చేయబడింది మరియు ఒలేఫిన్ మెటాథెసిస్ కోసం టంగ్‌స్టన్ దాని అధిక కార్యాచరణ కోసం ఎంపిక చేయబడింది.

ఉత్ప్రేరకాన్ని రూపొందించడానికి, బృందం వీలైనంత ఎక్కువ నీటిని తొలగించడానికి సిలికాను వేడి చేసి, ఆపై హెక్సామెథైల్ టంగ్‌స్టన్ మరియు టెట్రానియోపెంటైల్ టైటానియంను జోడించి, లేత-పసుపు పొడిని ఏర్పరుస్తుంది. పరిశోధకులు న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ (NMR) స్పెక్ట్రోస్కోపీని ఉపయోగించి ఉత్ప్రేరకాన్ని అధ్యయనం చేశారు, టంగ్‌స్టన్ మరియు టైటానియం పరమాణువులు సిలికా ఉపరితలాలపై చాలా దగ్గరగా ఉంటాయి, బహుశా ≈0.5 నానోమీటర్‌ల వరకు దగ్గరగా ఉంటాయి.

సెంటర్ డైరెక్టర్ జీన్-మేరీ బాసెట్ నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు, మూడు రోజుల పాటు ప్రొపేన్‌తో 150 ° C వరకు వేడి చేయడం ద్వారా ఉత్ప్రేరకాన్ని పరీక్షించారు. ప్రతిచర్య పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేసిన తర్వాత-ఉదాహరణకు, ప్రొపేన్ ఉత్ప్రేరకంపై నిరంతరం ప్రవహించేలా చేయడం ద్వారా-ప్రతిచర్య యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తులు ఈథేన్ మరియు బ్యూటేన్ అని మరియు ప్రతి జత టంగ్‌స్టన్ మరియు టైటానియం అణువులు ముందు సగటున 10,000 చక్రాలను ఉత్ప్రేరకపరచగలవని వారు కనుగొన్నారు. వారి కార్యాచరణను కోల్పోతారు. ఈ "టర్నోవర్ సంఖ్య" ప్రొపేన్ మెటాథెసిస్ రియాక్షన్‌కి సంబంధించి ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన అత్యధికం.

డిజైన్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకము యొక్క ఈ విజయం, రెండు లోహాల మధ్య ఆశించిన సహకార ప్రభావం కారణంగా పరిశోధకులు ప్రతిపాదించారు. మొదట, టైటానియం పరమాణువు ప్రొపేన్ నుండి హైడ్రోజన్ పరమాణువులను తీసివేసి ప్రొపీన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది మరియు పొరుగున ఉన్న టంగ్‌స్టన్ పరమాణువు దాని కార్బన్-కార్బన్ డబుల్ బాండ్ వద్ద ఓపెన్ ప్రొపీన్‌ను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, ఇది ఇతర హైడ్రోకార్బన్‌లలో తిరిగి కలపగలిగే శకలాలను సృష్టిస్తుంది. టంగ్‌స్టన్ లేదా టైటానియం మాత్రమే ఉన్న ఉత్ప్రేరకం పౌడర్‌లు చాలా పేలవంగా పనిచేశాయని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు; ఈ రెండు పౌడర్‌లను భౌతికంగా కలిపినప్పటికీ, వాటి పనితీరు సహకార ఉత్ప్రేరకంతో సరిపోలలేదు.

అధిక టర్నోవర్ సంఖ్య మరియు సుదీర్ఘ జీవితకాలంతో మరింత మెరుగైన ఉత్ప్రేరకాన్ని రూపొందించాలని బృందం భావిస్తోంది. "సమీప భవిష్యత్తులో, పరిశ్రమ డీజిల్-శ్రేణి ఆల్కేన్‌లను మరియు సాధారణంగా డిజైన్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి మా విధానాన్ని అవలంబించగలదని మేము నమ్ముతున్నాము" అని సమంతరాయ్ చెప్పారు.