Учени от Токийския технологичен институт показаха, че частиците меден оксид в субнаномащаб са по-мощни катализатори от тези в наноразмер.Тези субнаночастици могат също така да катализират реакциите на окисление на ароматни въглеводороди много по-ефективно от катализаторите, използвани в момента в индустрията.Това проучване проправя пътя към по-добро и по-ефективно използване на ароматни въглеводороди, които са важни материали както за научните изследвания, така и за индустрията.

Селективното окисляване на въглеводороди е важно в много химични реакции и промишлени процеси и като такова учените са били нащрек за по-ефективни начини за извършване на това окисление.Установено е, че наночастиците от меден оксид (CunOx) са полезни като катализатор за обработка на ароматни въглеводороди, но търсенето на още по-ефективни съединения продължава.

В близкото минало учените приложиха катализатори на базата на благородни метали, състоящи се от частици на суб-нано ниво.На това ниво частиците са с размери по-малки от нанометър и когато се поставят върху подходящи субстрати, те могат да предложат дори по-високи повърхностни площи от катализаторите от наночастици за насърчаване на реактивността.

В тази тенденция екип от учени, включително проф. Кимихиса Ямамото и д-р Макото Танабе от Токийския технологичен институт (Tokyo Tech), изследва химични реакции, катализирани от субнаночастици CunOx (SNP), за да оцени тяхната ефективност при окисляването на ароматни въглеводороди.CunOx SNP с три специфични размера (с 12, 28 и 60 медни атома) бяха произведени в рамките на дървовидни рамки, наречени дендримери.Поддържани върху циркониев субстрат, те се прилагат за аеробно окисление на органично съединение с ароматен бензенов пръстен.

Рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS) и инфрачервена спектроскопия (IR) бяха използвани за анализ на структурите на синтезираните SNPs и резултатите бяха подкрепени от изчисления на теорията на функционалната плътност (DFT).

XPS анализът и DFT изчисленията разкриват нарастваща йонност на връзките мед-кислород (Cu-O) с намаляване на размера на SNP.Тази поляризация на връзката е по-голяма от тази, наблюдавана в насипни Cu-O връзки, и по-голямата поляризация е причината за повишената каталитична активност на CunOx SNPs.

Tanabe и членовете на екипа наблюдават, че CunOx SNPs ускоряват окисляването на CH3 групите, прикрепени към ароматния пръстен, като по този начин водят до образуването на продукти.Когато катализаторът CunOx SNP не се използва, не се образуват продукти.Катализаторът с най-малките CunOx SNPs, Cu12Ox, имаше най-добрата каталитична производителност и се оказа най-дълготраен.

Както Tanabe обяснява, "усилването на йонността на Cu-O връзките с намаляване на размера на CunOx SNP позволява тяхната по-добра каталитична активност за ароматни въглеводородни окисления."

Техните изследвания подкрепят твърдението, че има голям потенциал за използване на SNP от меден оксид като катализатори в промишлени приложения.„Каталитичната производителност и механизмът на тези синтезирани CunOx SNP с контролиран размер биха били по-добри от тези на катализаторите от благородни метали, които се използват най-често в промишлеността в момента“, казва Ямамото, намеквайки какво могат да постигнат CunOx SNP в бъдеще.

Материали, предоставени от Токийския технологичен институт.Забележка: Съдържанието може да бъде редактирано за стил и дължина.

Получавайте най-новите научни новини с безплатните имейл бюлетини на ScienceDaily, актуализирани ежедневно и ежеседмично.Или вижте ежечасно актуализирани емисии новини във вашия RSS четец:

Кажете ни какво мислите за ScienceDaily — приветстваме както положителните, така и отрицателните коментари.Имате ли проблеми с използването на сайта?въпроси?