Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտի գիտնականները ցույց են տվել, որ ենթնանոմաշտաբով պղնձի օքսիդի մասնիկները ավելի հզոր կատալիզատորներ են, քան նանոմաշտաբով:Այս ենթանանոմասնիկները կարող են նաև կատալիզացնել արոմատիկ ածխաջրածինների օքսիդացման ռեակցիաները շատ ավելի արդյունավետ, քան ներկայումս արդյունաբերության մեջ օգտագործվող կատալիզատորները:Այս ուսումնասիրությունը ճանապարհ է հարթում արոմատիկ ածխաջրածինների ավելի լավ և արդյունավետ օգտագործման համար, որոնք կարևոր նյութեր են և՛ հետազոտության, և՛ արդյունաբերության համար:

Ածխաջրածինների ընտրովի օքսիդացումը կարևոր է շատ քիմիական ռեակցիաներում և արդյունաբերական գործընթացներում, և որպես այդպիսին, գիտնականները փնտրել են այս օքսիդացումն իրականացնելու ավելի արդյունավետ ուղիներ:Պղնձի օքսիդի (CunOx) նանոմասնիկները հայտնաբերվել են որպես անուշաբույր ածխաջրածինների մշակման կատալիզատոր, սակայն ավելի արդյունավետ միացությունների որոնումները շարունակվել են:

Ոչ վաղ անցյալում գիտնականները կիրառել են ազնիվ մետաղների վրա հիմնված կատալիզատորներ, որոնք բաղկացած են մասնիկներից ենթանանո մակարդակում:Այս մակարդակում մասնիկները չափում են նանոմետրից պակաս, և երբ տեղադրվում են համապատասխան ենթաշերտերի վրա, դրանք կարող են առաջարկել նույնիսկ ավելի բարձր մակերես, քան նանոմասնիկների կատալիզատորները՝ ռեակտիվությունը խթանելու համար:

Այս միտումով գիտնականների թիմը, ներառյալ պրոֆեսոր Կիմիհիսա Յամամոտոն և դոկտոր Մակոտո Տանաբեն Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտից (Tokyo Tech) ուսումնասիրել են քիմիական ռեակցիաները, որոնք կատալիզացվում են CunOx ենթնանոմասնիկների (SNPs) կողմից՝ գնահատելու դրանց արդյունավետությունը արոմատիկ ածխաջրածինների օքսիդացման գործում:Երեք հատուկ չափերի CunOx SNP-ներ (12, 28 և 60 պղնձի ատոմներով) արտադրվել են ծառի նմանվող շրջանակներում, որոնք կոչվում են դենդրիմերներ:Հենվելով ցիրկոնիայի հիմքի վրա՝ դրանք կիրառվել են բենզոլային բուրավետ օղակով օրգանական միացության աերոբ օքսիդացման համար:

Ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիա (XPS) և ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիա (IR) օգտագործվել են սինթեզված SNP-ների կառուցվածքները վերլուծելու համար, և արդյունքները հաստատվել են խտության ֆունկցիոնալության տեսության (DFT) հաշվարկներով:

XPS վերլուծությունը և DFT հաշվարկները բացահայտեցին պղինձ-թթվածին (Cu-O) կապերի աճող իոնականությունը, քանի որ SNP-ի չափը նվազում էր:Այս կապի բևեռացումն ավելի մեծ էր, քան երևում է զանգվածային Cu-O կապերում, և ավելի մեծ բևեռացումը CunOx SNP-ների ուժեղացված կատալիտիկ ակտիվության պատճառն էր:

Տանաբեն և թիմի անդամները նկատել են, որ CunOx SNP-ները արագացրել են CH3 խմբերի օքսիդացումը, որոնք կցված են արոմատիկ օղակին, դրանով իսկ հանգեցնելով արտադրանքի ձևավորմանը:Երբ CunOx SNP կատալիզատորը չի օգտագործվել, արտադրանք չեն ձևավորվել:Ամենափոքր CunOx SNP-ներով կատալիզատորը՝ Cu12Ox, ուներ լավագույն կատալիտիկ արդյունավետությունը և ապացուցեց, որ ամենաերկարակյացն է:

Ինչպես բացատրում է Տանաբեն, «Cu-O կապերի իոնականության ուժեղացումը CunOx SNP-ների չափի նվազմամբ թույլ է տալիս նրանց ավելի լավ կատալիտիկ ակտիվությունը արոմատիկ ածխաջրածինների օքսիդացումների համար»:

Նրանց հետազոտությունը հաստատում է այն պնդումը, որ պղնձի օքսիդի SNP-ները որպես կատալիզատոր օգտագործելու մեծ ներուժ կա արդյունաբերական կիրառություններում:«Այս չափերով կառավարվող սինթեզված CunOx SNP-ների կատալիտիկ աշխատանքը և մեխանիզմը ավելի լավն են, քան ազնիվ մետաղների կատալիզատորները, որոնք ներկայումս առավել հաճախ օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ», - ասում է Յամամոտոն՝ ակնարկելով, թե ինչի կարող են հասնել CunOx SNP-ները ապագայում:

Նյութերը տրամադրել է Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտը։Նշում. Բովանդակությունը կարող է խմբագրվել ըստ ոճի և երկարության:

Ստացեք գիտության վերջին նորությունները ScienceDaily-ի անվճար էլ. տեղեկագրերի միջոցով, որոնք թարմացվում են ամեն օր և շաբաթական:Կամ դիտեք ամենժամյա թարմացվող լուրերի հոսքերը ձեր RSS ընթերցողով.

Ասեք մեզ, թե ինչ եք մտածում ScienceDaily-ի մասին. մենք ողջունում ենք ինչպես դրական, այնպես էլ բացասական մեկնաբանությունները:Կայքն օգտագործելիս որևէ խնդիր ունե՞ք:Հարցե՞ր: