Para ilmuwan di Institut Teknologi Tokyo telah menunjukkan bahwa partikel oksida tembaga pada skala subnano merupakan katalis yang lebih kuat dibandingkan partikel pada skala nano.Subnanopartikel ini juga dapat mengkatalisis reaksi oksidasi hidrokarbon aromatik jauh lebih efektif dibandingkan katalis yang saat ini digunakan dalam industri.Studi ini membuka jalan menuju pemanfaatan hidrokarbon aromatik yang lebih baik dan efisien, yang merupakan bahan penting baik untuk penelitian maupun industri.

Oksidasi selektif hidrokarbon penting dalam banyak reaksi kimia dan proses industri, dan oleh karena itu, para ilmuwan telah mencari cara yang lebih efisien untuk melakukan oksidasi ini.Nanopartikel tembaga oksida (CunOx) telah terbukti berguna sebagai katalis untuk memproses hidrokarbon aromatik, namun pencarian senyawa yang lebih efektif terus berlanjut.

Di masa lalu, para ilmuwan menerapkan katalis berbasis logam mulia yang terdiri dari partikel pada tingkat sub-nano.Pada tingkat ini, partikel berukuran kurang dari satu nanometer dan ketika ditempatkan pada substrat yang sesuai, partikel tersebut dapat menawarkan luas permukaan yang lebih tinggi daripada katalis nanopartikel untuk meningkatkan reaktivitas.

Dalam tren ini, tim ilmuwan termasuk Prof. Kimihisa Yamamoto dan Dr. Makoto Tanabe dari Institut Teknologi Tokyo (Tokyo Tech) menyelidiki reaksi kimia yang dikatalisis oleh subnanopartikel CunOx (SNP) untuk mengevaluasi kinerjanya dalam oksidasi hidrokarbon aromatik.SNP CunOx dengan tiga ukuran tertentu (dengan 12, 28, dan 60 atom tembaga) diproduksi dalam kerangka mirip pohon yang disebut dendrimer.Didukung pada substrat zirkonia, mereka diterapkan pada oksidasi aerobik senyawa organik dengan cincin benzena aromatik.

Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) dan spektroskopi inframerah (IR) digunakan untuk menganalisis struktur SNP yang disintesis, dan hasilnya didukung oleh perhitungan teori fungsionalitas kepadatan (DFT).

Analisis XPS dan perhitungan DFT menunjukkan peningkatan ionisitas ikatan tembaga-oksigen (Cu-O) seiring dengan penurunan ukuran SNP.Polarisasi ikatan ini lebih besar daripada yang terlihat pada ikatan massal Cu-O, dan polarisasi yang lebih besar adalah penyebab peningkatan aktivitas katalitik SNP CunOx.

Tanabe dan anggota tim mengamati bahwa SNP CunOx mempercepat oksidasi gugus CH3 yang melekat pada cincin aromatik, sehingga mengarah pada pembentukan produk.Jika katalis CunOx SNP tidak digunakan maka tidak ada produk yang terbentuk.Katalis dengan SNP CunOx terkecil, Cu12Ox, mempunyai kinerja katalitik terbaik dan terbukti paling tahan lama.

Seperti yang dijelaskan Tanabe, “peningkatan ionisitas ikatan Cu-O dengan penurunan ukuran SNP CunOx memungkinkan aktivitas katalitik yang lebih baik untuk oksidasi hidrokarbon aromatik.”

Penelitian mereka mendukung anggapan bahwa ada potensi besar untuk menggunakan SNP oksida tembaga sebagai katalis dalam aplikasi industri.“Kinerja dan mekanisme katalitik dari SNP CunOx sintesis yang dikontrol ukurannya akan lebih baik dibandingkan dengan katalis logam mulia, yang paling umum digunakan dalam industri saat ini,” kata Yamamoto, mengisyaratkan apa yang dapat dicapai oleh SNP CunOx di masa depan.

Materi disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo.Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dapatkan berita sains terkini dengan buletin email gratis ScienceDaily, yang diperbarui setiap hari dan mingguan.Atau lihat umpan berita yang diperbarui setiap jam di pembaca RSS Anda:

Beri tahu kami pendapat Anda tentang ScienceDaily — kami menerima komentar positif dan negatif.Ada masalah dalam menggunakan situs ini?Pertanyaan?