Вчені з Токійського технологічного інституту показали, що частинки оксиду міді на субнанорозмірі є більш потужними каталізаторами, ніж на нанорозмірі.Ці субнаночастинки також можуть каталізувати реакції окислення ароматичних вуглеводнів набагато ефективніше, ніж каталізатори, які зараз використовуються в промисловості.Це дослідження прокладає шлях до кращого та ефективнішого використання ароматичних вуглеводнів, які є важливими матеріалами як для досліджень, так і для промисловості.

Селективне окислення вуглеводнів є важливим у багатьох хімічних реакціях і промислових процесах, і тому вчені шукали більш ефективні способи здійснення цього окислення.Наночастинки оксиду міді (CunOx) були визнані корисними як каталізатор для переробки ароматичних вуглеводнів, але пошуки ще більш ефективних сполук тривають.

Нещодавно вчені застосували каталізатори на основі благородних металів, що складаються з частинок на субнанорівні.На цьому рівні частинки мають розмір менше нанометра, і якщо їх помістити на відповідні підкладки, вони можуть запропонувати навіть більшу площу поверхні, ніж каталізатори з наночастинок, щоб підвищити реакційну здатність.

У цій тенденції команда вчених, включаючи професора Кіміхісу Ямамото та доктора Макото Танабе з Токійського технологічного інституту (Tokyo Tech), досліджувала хімічні реакції, що каталізуються субнаночастинками CunOx (SNP), щоб оцінити їх ефективність у окисленні ароматичних вуглеводнів.SNPs CunOx трьох певних розмірів (з 12, 28 і 60 атомами міді) були отримані в деревоподібних структурах, які називаються дендримерами.На підкладці з діоксиду цирконію вони були застосовані для аеробного окислення органічної сполуки з ароматичним бензольним кільцем.

Рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (XPS) та інфрачервона спектроскопія (ІЧ) були використані для аналізу структур синтезованих SNPs, і результати були підтверджені розрахунками теорії функціональності густини (DFT).

XPS-аналіз і розрахунки DFT виявили збільшення іонності зв’язків мідь-кисень (Cu-O) зі зменшенням розміру SNP.Ця поляризація зв’язку була більшою, ніж та, що спостерігається в об’ємних зв’язках Cu-O, і більша поляризація була причиною посилення каталітичної активності SNPs CunOx.

Танабе та члени команди помітили, що SNP CunOx прискорюють окислення груп CH3, приєднаних до ароматичного кільця, що призводить до утворення продуктів.Коли каталізатор CunOx SNP не використовувався, продукти не утворювалися.Каталізатор із найменшими SNP CunOx, Cu12Ox, мав найкращу каталітичну ефективність і виявився найдовшим.

Як пояснює Танабе, «посилення іонності зв’язків Cu-O зі зменшенням розміру SNPs CunOx забезпечує їх кращу каталітичну активність для окислення ароматичних вуглеводнів».

Їхні дослідження підтверджують твердження, що існує великий потенціал для використання SNP оксиду міді як каталізаторів у промислових цілях.«Каталітична продуктивність і механізм цих синтезованих SNPs CunOx з контрольованим розміром були б кращими, ніж у каталізаторів з благородних металів, які зараз найчастіше використовуються в промисловості», — сказав Ямамото, натякаючи на те, чого SNPs CunOx можуть досягти в майбутньому.

Матеріали надані Токійським технологічним інститутом.Примітка. Вміст можна редагувати за стилем і довжиною.

Отримуйте останні наукові новини за допомогою безкоштовних інформаційних бюлетенів ScienceDaily, які оновлюються щодня та щотижня.Або переглядайте стрічки новин, що оновлюються щогодини, у вашому RSS-рідері:

Розкажіть нам, що ви думаєте про ScienceDaily — ми раді як позитивним, так і негативним коментарям.Виникли проблеми з використанням сайту?Запитання?