Tokijo technologijos instituto mokslininkai įrodė, kad vario oksido dalelės subnano skalėje yra galingesni katalizatoriai nei nanoskalėje.Šios subnanodalelės taip pat gali daug efektyviau katalizuoti aromatinių angliavandenilių oksidacijos reakcijas nei šiuo metu pramonėje naudojami katalizatoriai.Šis tyrimas atveria kelią geresniam ir efektyvesniam aromatinių angliavandenilių, kurie yra svarbios medžiagos tiek moksliniams tyrimams, tiek pramonei, panaudojimui.

Selektyvus angliavandenilių oksidavimas yra svarbus daugelyje cheminių reakcijų ir pramoninių procesų, todėl mokslininkai ieškojo efektyvesnių šios oksidacijos būdų.Vario oksido (CunOx) nanodalelės buvo naudingos kaip aromatinių angliavandenilių apdorojimo katalizatorius, tačiau dar veiksmingesnių junginių paieškos buvo tęsiamos.

Neseniai mokslininkai taikė tauriųjų metalų katalizatorius, sudarytus iš dalelių, esančių subnano lygyje.Šiame lygyje dalelės yra mažesnės nei nanometras, o padėjus ant atitinkamų substratų, jos gali pasiūlyti dar didesnį paviršiaus plotą nei nanodalelių katalizatoriai, kad paskatintų reaktyvumą.

Pagal šią tendenciją mokslininkų komanda, įskaitant prof. Kimihisa Yamamoto ir dr. Makoto Tanabe iš Tokijo technologijos instituto (Tokyo Tech), tyrė chemines reakcijas, kurias katalizuoja CunOx subnanodalelės (SNP), kad įvertintų jų veiksmingumą oksiduojant aromatinius angliavandenilius.Trijų specifinių dydžių CunOx SNP (su 12, 28 ir 60 vario atomų) buvo gaminami medžių formose, vadinamose dendrimeriais.Remiami ant cirkonio substrato, jie buvo naudojami organinio junginio su aromatiniu benzeno žiedu aerobiniam oksidavimui.

Susintetintų SNP struktūrų analizei buvo naudojama rentgeno fotoelektroninė spektroskopija (XPS) ir infraraudonoji spektroskopija (IR), o rezultatai buvo paremti tankio funkcionalumo teorijos (DFT) skaičiavimais.

XPS analizė ir DFT skaičiavimai atskleidė didėjantį vario ir deguonies (Cu-O) jungčių joniškumą, kai SNP dydis sumažėjo.Ši jungties poliarizacija buvo didesnė nei matoma dideliuose Cu-O ryšiuose, o didesnė poliarizacija buvo padidėjusio CunOx SNP katalizinio aktyvumo priežastis.

Tanabe ir komandos nariai pastebėjo, kad CunOx SNP pagreitino CH3 grupių, prijungtų prie aromatinio žiedo, oksidaciją, todėl susidarė produktai.Kai CunOx SNP katalizatorius nebuvo naudojamas, produktai nesusidarė.Katalizatorius, turintis mažiausius CunOx SNP, Cu12Ox, turėjo geriausias katalizines savybes ir pasirodė esąs ilgiausias.

Kaip aiškina Tanabe, „Cu-O jungčių joniškumo padidėjimas sumažėjus CunOx SNP dydžiui leidžia jiems geresnį katalizinį aktyvumą aromatinių angliavandenilių oksidacijai“.

Jų tyrimai patvirtina teiginį, kad yra didelis potencialas naudoti vario oksido SNP kaip katalizatorius pramonėje.„Šių kontroliuojamų dydžių sintezuotų CunOx SNP katalizinės savybės ir mechanizmas būtų geresni nei tauriųjų metalų katalizatorių, kurie šiuo metu dažniausiai naudojami pramonėje“, – sako Yamamoto, užsimindamas, ką CunOx SNP gali pasiekti ateityje.

Tokijo technologijos instituto pateiktos medžiagos.Pastaba: turinys gali būti redaguojamas pagal stilių ir ilgį.

Gaukite naujausias mokslo naujienas naudodami nemokamus ScienceDaily naujienlaiškius el. paštu, atnaujinamus kasdien ir kas savaitę.Arba peržiūrėkite kas valandą atnaujinamus naujienų kanalus savo RSS skaitytuve:

Pasakykite mums, ką manote apie ScienceDaily – laukiame tiek teigiamų, tiek neigiamų komentarų.Ar turite problemų naudojant svetainę?Klausimai?