الگویی جدید برای کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر کاتالیست ها به گزارش سیبکس، محققان با توسعه کاتالیستی با ساختار نیمه مدفون و ترکیب اتمی-نانوذره ای، عملکردی فراتر از استانداردهای سنتی به نمایش گذاشتند. در مقاله ای که در Science China Press انتشار یافته است، محققان موفق به توسعه راهکاری نوین برای حل یکی از اساسی ترین چالش های کاتالیست های فلزی پایه دار شده اند: دستیابی همزمان به فعالیت بالا و پایداری طولانی مدت در واکنش های شیمیایی پیچیده مانند هیدروژناسیون انتخابی. به گزارش سیبکس به نقل از ایسنا، کاتالیست های فلزی پایه دار کلاسیک معمولا از گونه های فلزی فعال تشکیل شده اند که روی سطح تکیه گاه هایی با سطح ویژه بالا مانند کربن، زئولیت، اکسیدهای فلزی یا سیلیکا پراکنده شده اند. باآنکه این نوع کاتالیست ها به علت سطح در معرض بالای فلزات فعال از نظر عملکرد کاتالیستی بسیار مؤثر هستند، اما پایداری آنها بخصوص تحت شرایط سخت واکنشی، محدود است. دلیل این مسئله انرژی سطحی بالای نانوذرات یا اتم های منفرد فلزی و همینطور ضعف در برهم کنش بین فلز و تکیه گاه است. این کاتالیست ها همینطور در معرض تغییرات ساختاری مانند تغییر اندازه و شکل در طول واکنش هستند که می تواند انتخاب پذیری آنها را هم به صورت قابل توجهی تحت تاثیر قرار دهد. برای حل این مشکل، محققان در سالهای اخیر به روش کپسوله سازی فلزات در مواد مقاومی مانند اکسیدهای غیرآلی، کربن یا چارچوب های فلزی-آلی (MOF) روی آورده اند. این شیوه با محصورکردن ذرات فلزی در نانوپوشش ها، از تجمیع و مهاجرت آنها جلوگیری کرده و باعث افزایش پایداری می شود. اما این ساختارها هم معایب خاص خویش را دارند: * کاهش فعالیت کاتالیستی به علت ضخامت لایه پوششی؛ * حساسیت نسبت به آب یا اسید در بعضی واکنش ها؛ * دشواری در تولید انبوه با هزینه پایین و کنترل ساختاری دقیق. در این مطالعه، محققان روشی چهار مرحله ای با عنوان پوشش دهی – آغشته سازی – پیرولیز – اچ را به کار گرفتند تا کاتالیستی جدید با نام Ru-Al₂O₃@CN-A توسعه دهند. این کاتالیست از تلفیقی از اتم های منفرد روتنیوم (Ru) و نانوذرات پخش شده Ru تشکیل شده است که درون یک لایه نیتروژن دار از کربن تعبیه شده اند. آنچه این ساختار را منحصربه فرد می کند، اثر هم افزایی میان اتم های منفرد و نانوذرات است: * اتم های منفرد Ru مسئول جذب و شکستن مولکول های هیدروژن هستند. * نانوذرات Ru به فعال سازی مولکول کوینولین (Quinoline) می پردازند. * اتم های H آزاد شده می توانند مستقیماً واکنش داده یا بسمت نانوذرات مهاجرت کنند تا فرایند هیدروژناسیون تکمیل شود. این اثر هم افزایی در کنار ساختار نیمه مدفون کاتالیست، به آن امکان می دهد تا عملکردی چشمگیر در واکنش هیدروژناسیون انتخابی کوینولین داشته باشد. به نقل از ستاد نانو، نتایج تجربی، تحلیل های ساختاری و محاسبات نظری مبتنی بر نظریه تابعی چگالی (DFT) همگی نشان می دهند که این ساختار ترکیبی می تواند همزمان به فعالیت بالا و پایداری شیمیایی قابل توجه برسد. محققان تاکید دارند که این موفقیت می تواند الگویی نو برای طراحی کاتالیست هایی باشد که محدودیت های ساختارهای کلاسیک را پشت سر گذاشته اند. در حوزه هایی نظیر سنتز شیمیایی، تبدیل انرژی و محافظت از محیط زیست، بهره برداری از این رویکرد می تواند باعث افزایش بازده، کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر فرآیندهای کاتالیستی شود. منبع: sibex.ir 1404/03/05 13:56:16 5.0 / 5 36 تگهای خبر: توسعه , مك , وب این مطلب سیبکس را پسندیدید؟ (1) (0) X تازه ترین مطالب مرتبط چت بات گراک ایلان ماسک به تلگرام می آید پرواز استارشیپ باز هم به انفجار ختم شد مشارکت بالاتر از ۱۰۰ دانشگاه و پژوهشگاه در طرح ملی تقسیم کار زیست فناوری کاهش مراجعه های حضوری با توسعه دولت هوشمند نظرات بینندگان در مورد این مطلب نظر شما در مورد این مطلب نام: ایمیل: نظر: سوال: = ۷ بعلاوه ۳