Sciencistoj de Tokia Instituto pri Teknologio montris, ke kuprooksidaj partikloj sur la sub-nanoskalo estas pli potencaj kataliziloj ol tiuj sur la nanoskala.Tiuj subnanopartikloj ankaŭ povas katalizi la oksigenadreagojn de aromaj hidrokarbidoj multe pli efike ol kataliziloj nuntempe uzitaj en industrio.Ĉi tiu studo malfermas la vojon al pli bona kaj pli efika utiligo de aromaj hidrokarbidoj, kiuj estas gravaj materialoj por esploro kaj industrio.

La selektema oksigenado de hidrokarbidoj estas grava en multaj kemiaj reakcioj kaj industriaj procezoj, kaj kiel tia, sciencistoj serĉis pli efikajn manierojn efektivigi tiun oksigenadon.Kuprooksidaj (CunOx) nanopartikloj estis trovitaj utilaj kiel katalizilo por prilaborado de aromaj hidrokarbidoj, sed la serĉado de eĉ pli efikaj kunmetaĵoj daŭris.

En la lastatempa pasinteco, sciencistoj uzis noblajn metal-bazitajn katalizilojn konsistantajn el partikloj sur la sub-nana nivelo.Sur ĉi tiu nivelo, partikloj mezuras malpli ol nanometro kaj kiam ili estas metitaj sur taŭgajn substratojn, ili povas oferti eĉ pli altajn surfacareojn ol nanopartiklaj kataliziloj por antaŭenigi reagemon.

En ĉi tiu tendenco, teamo de sciencistoj inkluzive de Prof. Kimihisa Yamamoto kaj D-ro Makoto Tanabe de Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) esploris kemiajn reakciojn katalizitajn de CunOx-subnanopartikloj (SNPs) por taksi ilian efikecon en la oksigenado de aromaj hidrokarbonoj.CunOx-SNPoj de tri specifaj grandecoj (kun 12, 28, kaj 60 kupraj atomoj) estis produktitaj ene de arb-similaj kadroj nomitaj dendrimeroj.Apogitaj sur zirkonia substrato, ili estis aplikitaj al la aeroba oksigenado de organika komponaĵo kun aroma benzenringo.

Rentgenfota fotoelektrona spektroskopio (XPS) kaj infraruĝa spektroskopio (IR) estis uzitaj por analizi la strukturojn de la sintezitaj SNPoj, kaj la rezultoj estis apogitaj per denseca funkcieca teorio (DFT) kalkuloj.

La XPS-analizo kaj DFT-kalkuloj rivelis kreskantan jonecon de la kupro-oksigenaj (Cu-O) obligacioj kiam SNP-grandeco malpliiĝis.Tiu ligopolusiĝo estis pli bonega ol tio vidita en grocaj Cu-O-obligacioj, kaj la pli granda polusiĝo estis la kialo de la plifortigita kataliza agado de la CunOx-SNPoj.

Tanabe kaj la grupanoj observis ke la CunOx-SNP-oj akcelis la oksigenadon de la CH3-grupoj ligitaj al la aroma ringo, tiel kondukante al la formado de produktoj.Kiam la CunOx SNP-katalizilo ne estis uzita, neniuj produktoj estis formitaj.La katalizilo kun la plej malgrandaj CunOx-SNPoj, Cu12Ox, havis la plej bonan katalizan efikecon kaj pruvis esti la plej longa daŭranta.

Kiel Tanabe klarigas, "la plibonigo de la joneco de la Cu-O-ligoj kun malkresko en grandeco de la CunOx-SNP-oj ebligas ilian pli bonan katalizan agadon por aromaj hidrokarbonaj oksidiĝoj."

Ilia esplorado apogas la disputon ke ekzistas granda potencialo por uzi kuprooksidajn SNPojn kiel katalizilojn en industriaj aplikoj."La kataliza agado kaj mekanismo de ĉi tiuj grandeco kontrolitaj sintezitaj CunOx-SNP-oj estus pli bonaj ol tiuj de noblaj metalaj kataliziloj, kiuj estas plej ofte uzataj en industrio nuntempe," Yamamoto diras, sugestante kion CunOx-SNP-oj povas atingi en la estonteco.

Materialoj provizitaj de Tokia Instituto de Teknologio.Noto: Enhavo povas esti redaktita por stilo kaj longeco.

Ricevu la plej novajn sciencajn novaĵojn per la senpagaj retpoŝtaj informiloj de ScienceDaily, ĝisdatigitaj ĉiutage kaj ĉiusemajne.Aŭ rigardu ĉiuhore ĝisdatigitajn novaĵojn en via RSS-leganto:

Diru al ni, kion vi pensas pri ScienceDaily — ni bonvenigas ambaŭ pozitivajn kaj negativajn komentojn.Ĉu vi havas problemojn uzante la retejon?Ĉu demandoj?