Uma reação química very important para uma variedade de bens comerciais e industriais pode ser iniciada em breve com mais eficiência e menos dispensa, graças a uma colaboração que incluía os pesquisadores da Oregon State College Faculty of Engineering.
O estudo, publicado em Naturezaenvolve hidrogenação – adicionando a molécula de hidrogênio diatômico, h2para outros compostos.
“A hidrogenação é uma reação crítica e diversificada usada para criar produtos alimentícios, combustíveis, produtos químicos de commodities e produtos farmacêuticos”, disse Zhenxing Feng, professor associado de engenharia química. “No entanto, para que a reação seja economicamente viável, um catalisador como paládio ou platina é invariavelmente necessário para aumentar sua taxa de reação e, portanto, reduzir o custo”.
Feng, estudantes de doutorado da OSU Alvin Chang e Mason Lyons e pesquisadores de quatro instituições da China mergulharam profundamente em catalisadores de átomos únicos; Um catalisador é qualquer coisa que acelere a taxa de uma reação química sem ser consumida pela reação, e um catalisador de átomo único é aquele em que os locais catalíticos metálicos existem como átomos únicos isolados em um substrato de suporte.
“Os sacos são uma estrela em ascensão entre os catalisadores de hidrogenação e demonstram excelentes atividades catalíticas em comparação com os catalisadores de nanopartículas”, disse Feng. “As interações entre o catalisador de metallic e o materials de suporte levam a sinergias únicas que melhoram a atividade e a estabilidade catalíticas, mas o motivo desse desempenho aprimorado não foi entendido”.
Em um projeto liderado por colaboradores da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, os pesquisadores criaram e caracterizaram 34 sacos de paládio em 14 suportes de semicondutores.
Técnicas avançadas de raio-X, infravermelho e de caracterização eletroquímica mostraram que a eficácia dos SACs dependia de quão bem um substrato poderia aceitar elétrons, uma conexão que period consistente e previsível.
“As habilidades catalíticas dos sacos de paládio têm uma relação linear common com a posição orbital molecular de seus substratos de apoio”, disse Feng. “Isso abre uma nova avenida para a triagem de pares de suporte de metallic para alta atividade e estabilidade. Também descobrimos que essa posição orbital molecular pode ser ajustada pela redução do tamanho das partículas de suporte, levando a sacos com atividades altas e excelentes estabilidades”.
Para este estudo, os pesquisadores analisaram a semi -hidrogenação do acetileno em excesso de etileno, um processo industrial comum. Na hidrogenação, as moléculas de hidrogênio são adicionadas a ligações insaturadas em compostos orgânicos, convertendo -os em compostos saturados. Por exemplo, a hidrogenação é usada para converter óleos vegetais, que são gorduras insaturadas, em margarina e encurtamento.
A hidrogenação também é importante para o refino de produtos petrolíferos, incluindo a conversão de alcenos como etileno em alcaneos para fazer com que combustíveis mais limpos, como propano e butano.
O OSU China Expertise Fund e o Centro Nacional de Ciências Naturais da Catálise de Até-Atro estavam entre os financiadores deste projeto, que também contou com pesquisadores do Nationwide College of Protection Know-how and Suzhou Laboratory.
