Vědci z Tokijského technologického institutu prokázali, že částice oxidu mědi v subnanoměřítku jsou silnější katalyzátory než ty v nanoměřítku.Tyto subnanočástice mohou také katalyzovat oxidační reakce aromatických uhlovodíků mnohem účinněji než katalyzátory v současnosti používané v průmyslu.Tato studie připravuje cestu k lepšímu a efektivnějšímu využití aromatických uhlovodíků, které jsou důležitými materiály pro výzkum i průmysl.

Selektivní oxidace uhlovodíků je důležitá v mnoha chemických reakcích a průmyslových procesech, a proto vědci hledali účinnější způsoby, jak tuto oxidaci provést.Nanočástice oxidu měďnatého (CunOx) byly shledány užitečnými jako katalyzátor pro zpracování aromatických uhlovodíků, ale hledání ještě účinnějších sloučenin pokračovalo.

V nedávné minulosti vědci aplikovali katalyzátory na bázi ušlechtilých kovů obsahující částice na subnano úrovni.Na této úrovni částice měří méně než nanometr a když jsou umístěny na vhodných substrátech, mohou nabídnout ještě větší povrchovou plochu než nanočásticové katalyzátory pro podporu reaktivity.

V tomto trendu tým vědců včetně Prof. Kimihisa Yamamoto a Dr. Makoto Tanabe z Tokijského technologického institutu (Tokyo Tech) zkoumal chemické reakce katalyzované subnanočásticemi CunOx (SNP), aby vyhodnotil jejich výkon při oxidaci aromatických uhlovodíků.CunOx SNP tří specifických velikostí (s 12, 28 a 60 atomy mědi) byly produkovány v rámci stromových struktur nazývaných dendrimery.Naneseny na substrát z oxidu zirkoničitého byly aplikovány na aerobní oxidaci organické sloučeniny s aromatickým benzenovým kruhem.

K analýze struktur syntetizovaných SNP byly použity rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a infračervená spektroskopie (IR) a výsledky byly podpořeny výpočty teorie hustoty funkčnosti (DFT).

Analýza XPS a výpočty DFT odhalily zvyšující se iontovost vazeb měď-kyslík (Cu-O) se snižující se velikostí SNP.Tato polarizace vazby byla větší než ta, která byla pozorována u velkých Cu-O vazeb, a větší polarizace byla příčinou zvýšené katalytické aktivity CunOx SNP.

Tanabe a členové týmu pozorovali, že CunOx SNP urychlily oxidaci skupin CH3 připojených k aromatickému kruhu, což vedlo k tvorbě produktů.Když nebyl použit katalyzátor CunOx SNP, nevznikly žádné produkty.Katalyzátor s nejmenšími CunOx SNP, Cu12Ox, měl nejlepší katalytický výkon a ukázalo se, že má nejdelší životnost.

Jak Tanabe vysvětluje, „zvýšení iontové schopnosti Cu-O vazeb se snížením velikosti CunOx SNP umožňuje jejich lepší katalytickou aktivitu pro oxidaci aromatických uhlovodíků.

Jejich výzkum podporuje tvrzení, že existuje velký potenciál pro použití SNP oxidu měďnatého jako katalyzátorů v průmyslových aplikacích."Katalytický výkon a mechanismus těchto syntetizovaných CunOx SNP s řízenou velikostí by byly lepší než katalyzátory z ušlechtilých kovů, které se v současnosti nejčastěji používají v průmyslu," řekl Yamamoto a naznačil, čeho mohou CunOx SNP dosáhnout v budoucnu.

Materiály poskytnuté Tokyo Institute of Technology.Poznámka: Obsah lze upravit z hlediska stylu a délky.

Získejte nejnovější vědecké zprávy pomocí bezplatných e-mailových zpravodajů ScienceDaily, které jsou aktualizovány denně a týdně.Nebo si prohlédněte každou hodinu aktualizované zpravodajství ve své čtečce RSS:

Řekněte nám, co si myslíte o ScienceDaily – vítáme pozitivní i negativní komentáře.Máte nějaké problémy s používáním webu?Otázky?