Wetenskaplikes by Tokyo Institute of Technology het getoon dat koperoksieddeeltjies op die sub-nanoskaal kragtiger katalisators is as dié op die nanoskaal.Hierdie subnanopartikels kan ook die oksidasiereaksies van aromatiese koolwaterstowwe baie meer effektief kataliseer as katalisators wat tans in die industrie gebruik word.Hierdie studie baan die weg na beter en meer doeltreffende benutting van aromatiese koolwaterstowwe, wat belangrike materiale vir beide navorsing en industrie is.

Die selektiewe oksidasie van koolwaterstowwe is belangrik in baie chemiese reaksies en industriële prosesse, en as sodanig was wetenskaplikes op die uitkyk vir meer doeltreffende maniere om hierdie oksidasie uit te voer.Koperoksied (CunOx) nanopartikels is nuttig gevind as 'n katalisator vir die verwerking van aromatiese koolwaterstowwe, maar die soeke na selfs meer effektiewe verbindings het voortgegaan.

In die onlangse verlede het wetenskaplikes edelmetaal-gebaseerde katalisators toegepas wat uit deeltjies op die sub-nano-vlak bestaan ​​het.Op hierdie vlak meet deeltjies minder as 'n nanometer en wanneer dit op toepaslike substrate geplaas word, kan hulle selfs hoër oppervlakareas as nanopartikelkatalisators bied om reaktiwiteit te bevorder.

In hierdie tendens het 'n span wetenskaplikes insluitend prof. Kimihisa Yamamoto en dr. Makoto Tanabe van Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) chemiese reaksies ondersoek wat deur CunOx subnanodeeltjies (SNPs) gekataliseer word om hul prestasie in die oksidasie van aromatiese koolwaterstowwe te evalueer.CunOx SNPs van drie spesifieke groottes (met 12, 28 en 60 koperatome) is geproduseer binne boomagtige raamwerke wat dendrimere genoem word.Ondersteun op 'n sirkoniumsubstraat, is hulle toegepas op die aërobiese oksidasie van 'n organiese verbinding met 'n aromatiese benseenring.

X-straalfoto-elektronspektroskopie (XPS) en infrarooispektroskopie (IR) is gebruik om die gesintetiseerde SNP's se strukture te ontleed, en die resultate is ondersteun deur digtheidsfunksionaliteitsteorie (DFT) berekeninge.

Die XPS analise en DFT berekeninge het toenemende ionisiteit van die koper-suurstof (Cu-O) bindings geopenbaar namate SNP grootte afgeneem het.Hierdie bindingspolarisasie was groter as wat in grootmaat Cu-O-bindings gesien word, en die groter polarisasie was die oorsaak van die verhoogde katalitiese aktiwiteit van die CunOx SNPs.

Tanabe en die spanlede het opgemerk dat die CunOx SNP's die oksidasie van die CH3-groepe wat aan die aromatiese ring geheg is, versnel het, en daardeur gelei het tot die vorming van produkte.Toe die CunOx SNP katalisator nie gebruik is nie, is geen produkte gevorm nie.Die katalisator met die kleinste CunOx SNP's, Cu12Ox, het die beste katalitiese werkverrigting gehad en het geblyk die langste te wees.

Soos Tanabe verduidelik, "die verbetering van die ionisiteit van die Cu-O-bindings met afname in grootte van die CunOx SNP's maak hul beter katalitiese aktiwiteit vir aromatiese koolwaterstofoksidasies moontlik."

Hul navorsing ondersteun die bewering dat daar groot potensiaal is vir die gebruik van koperoksied SNP's as katalisators in industriële toepassings."Die katalitiese werkverrigting en meganisme van hierdie grootte-beheerde gesintetiseerde CunOx SNP's sal beter wees as dié van edelmetaal katalisators, wat tans die algemeenste in die industrie gebruik word," sê Yamamoto, en dui op wat CunOx SNP's in die toekoms kan bereik.

Materiaal verskaf deur Tokyo Institute of Technology.Let wel: Inhoud kan geredigeer word vir styl en lengte.

Kry die jongste wetenskapnuus met ScienceDaily se gratis e-posnuusbriewe, wat daagliks en weekliks opgedateer word.Of bekyk uurlikse opgedateerde nuusvoere in jou RSS-leser:

Vertel ons wat jy van ScienceDaily dink - ons verwelkom beide positiewe en negatiewe kommentaar.Het u enige probleme met die gebruik van die webwerf?Vrae?