Naučnici sa Tehnološkog instituta u Tokiju su pokazali da su čestice bakarnog oksida na sub-nano-skali moćniji katalizatori od onih na nanoskali.Ove subnanočestice također mogu katalizirati reakcije oksidacije aromatičnih ugljovodonika daleko efikasnije od katalizatora koji se trenutno koriste u industriji.Ova studija utire put boljem i efikasnijem iskorišćavanju aromatičnih ugljovodonika, koji su važni materijali kako za istraživanje tako i za industriju.

Selektivna oksidacija ugljovodonika je važna u mnogim hemijskim reakcijama i industrijskim procesima, i kao takva, naučnici su bili u potrazi za efikasnijim načinima za sprovođenje ove oksidacije.Nanočestice bakarnog oksida (CunOx) su bile korisne kao katalizator za obradu aromatičnih ugljovodonika, ali se potraga za još efikasnijim jedinjenjima nastavlja.

U nedavnoj prošlosti, naučnici su primenjivali katalizatore na bazi plemenitih metala koji se sastoje od čestica na sub-nano nivou.Na ovom nivou, čestice mjere manje od nanometra i kada se stave na odgovarajuće podloge, mogu ponuditi čak i veće površine od katalizatora nanočestica kako bi promovirali reaktivnost.

U ovom trendu, tim naučnika uključujući prof. Kimihisa Yamamota i dr. Makoto Tanabea sa Tokijskog instituta za tehnologiju (Tokyo Tech) istraživao je hemijske reakcije katalizirane CunOx subnanočesticama (SNP) kako bi procijenio njihov učinak u oksidaciji aromatičnih ugljovodonika.CunOx SNP-ovi tri specifične veličine (sa 12, 28 i 60 atoma bakra) proizvedeni su unutar okvira nalik stablu zvanim dendrimeri.Položeni na cirkonij supstrat, primijenjeni su na aerobnu oksidaciju organskog spoja s aromatičnim benzenskim prstenom.

Rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) i infracrvena spektroskopija (IR) korištene su za analizu sintetiziranih SNP struktura, a rezultati su potkrijepljeni proračunima teorije funkcionalnosti gustoće (DFT).

XPS analiza i DFT proračuni su otkrili povećanu jonizaciju veza bakar-kiseonik (Cu-O) kako se veličina SNP smanjivala.Ova polarizacija veze bila je veća od one koja se vidi u masivnim Cu-O vezama, a veća polarizacija bila je uzrok povećane katalitičke aktivnosti CunOx SNP-ova.

Tanabe i članovi tima primijetili su da CunOx SNP ubrzavaju oksidaciju CH3 grupa vezanih za aromatični prsten, što dovodi do stvaranja proizvoda.Kada se CunOx SNP katalizator nije koristio, nisu formirani proizvodi.Katalizator s najmanjim CunOx SNP-ovima, Cu12Ox, imao je najbolje katalitičke performanse i pokazao se najdugotrajnijim.

Kako Tanabe objašnjava, "pojačanje ionnosti Cu-O veza sa smanjenjem veličine CunOx SNP-a omogućava njihovu bolju katalitičku aktivnost za oksidacije aromatičnih ugljikovodika."

Njihovo istraživanje podržava tvrdnju da postoji veliki potencijal za korištenje SNP-ova bakarnog oksida kao katalizatora u industrijskim primjenama.“Katalitičke performanse i mehanizam ovih sintetiziranih CunOx SNP-ova s ​​kontroliranom veličinom bili bi bolji od onih katalizatora plemenitih metala, koji se trenutno najčešće koriste u industriji”, rekao je Yamamoto, nagovještavajući šta CunOx SNP-ovi mogu postići u budućnosti.

Materijale obezbedio Tokijski institut za tehnologiju.Napomena: Sadržaj se može uređivati ​​za stil i dužinu.

Dobijte najnovije vijesti iz nauke uz besplatne biltene e-pošte ScienceDaily, koji se ažuriraju svakodnevno i sedmično.Ili pogledajte svaki sat ažurirane vijesti u vašem RSS čitaču:

Recite nam šta mislite o ScienceDaily-u - pozdravljamo i pozitivne i negativne komentare.Imate li problema s korištenjem stranice?Pitanja?