ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ სპილენძის ოქსიდის ნაწილაკები ქვენანომასშტაბზე უფრო ძლიერი კატალიზატორებია, ვიდრე ნანომასშტაბები.ამ ქვენანონაწილაკებს ასევე შეუძლიათ არომატული ნახშირწყალბადების ჟანგვის რეაქციების კატალიზირება ბევრად უფრო ეფექტურად, ვიდრე კატალიზატორებს, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება ინდუსტრიაში.ეს კვლევა გზას უხსნის არომატული ნახშირწყალბადების უკეთ და ეფექტურ გამოყენებას, რომლებიც მნიშვნელოვანი მასალებია როგორც კვლევისთვის, ასევე ინდუსტრიისთვის.

ნახშირწყალბადების შერჩევითი დაჟანგვა მნიშვნელოვანია ბევრ ქიმიურ რეაქციაში და სამრეწველო პროცესში და, როგორც ასეთი, მეცნიერები ეძებენ უფრო ეფექტურ გზებს ამ დაჟანგვის განსახორციელებლად.სპილენძის ოქსიდის (CunOx) ნანონაწილაკები სასარგებლო აღმოჩნდა, როგორც კატალიზატორი არომატული ნახშირწყალბადების დასამუშავებლად, მაგრამ კიდევ უფრო ეფექტური ნაერთების ძიება გაგრძელდა.

ახლო წარსულში მეცნიერებმა გამოიყენეს კეთილშობილ ლითონზე დაფუძნებული კატალიზატორები, რომლებიც შედგებოდა ნაწილაკებისგან ქვენანო დონეზე.ამ დონეზე, ნაწილაკები ნანომეტრზე ნაკლებია და შესაბამის სუბსტრატებზე მოთავსებისას მათ შეუძლიათ შესთავაზონ უფრო მაღალი ზედაპირი, ვიდრე ნანონაწილაკების კატალიზატორები, რათა ხელი შეუწყონ რეაქტიულობას.

ამ ტენდენციაში, მეცნიერთა ჯგუფმა, მათ შორის პროფესორმა კიმიჰისა იამამოტომ და დოქტორმა მაკოტო ტანაბემ ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან (Tokyo Tech) გამოიკვლია ქიმიური რეაქციები, რომლებიც კატალიზირებულია CunOx ქვენანონაწილაკებით (SNPs) არომატული ნახშირწყალბადების დაჟანგვის პროცესში მათი მუშაობის შესაფასებლად.CunOx SNP სამი სპეციფიკური ზომის (12, 28 და 60 სპილენძის ატომით) წარმოებული იყო ხის მსგავს ჩარჩოებში, რომელსაც ეწოდება დენდრიმერები.ცირკონიის სუბსტრატზე დაყრდნობილი, ისინი გამოიყენება ორგანული ნაერთის აერობული დაჟანგვისთვის არომატული ბენზოლის რგოლით.

რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS) და ინფრაწითელი სპექტროსკოპია (IR) გამოყენებული იქნა სინთეზირებული SNP-ების სტრუქტურების გასაანალიზებლად და შედეგები მხარდაჭერილი იყო სიმკვრივის ფუნქციონალური თეორიის (DFT) გამოთვლებით.

XPS ანალიზმა და DFT გამოთვლებმა გამოავლინა სპილენძ-ჟანგბადის (Cu-O) ბმების იონურობის გაზრდა SNP ზომის შემცირებით.ბმის ეს პოლარიზაცია უფრო დიდი იყო, ვიდრე ნაყარი Cu-O ობლიგაციებში, და უფრო დიდი პოლარიზაცია იყო CunOx SNP-ების გაძლიერებული კატალიზური აქტივობის მიზეზი.

ტანაბემ და გუნდის წევრებმა შენიშნეს, რომ CunOx SNP-ებმა დააჩქარეს არომატულ რგოლზე მიმაგრებული CH3 ჯგუფების დაჟანგვა, რითაც გამოიწვია პროდუქტების წარმოქმნა.როდესაც CunOx SNP კატალიზატორი არ გამოიყენებოდა, პროდუქტები არ წარმოიქმნა.კატალიზატორს ყველაზე პატარა CunOx SNP-ებით, Cu12Ox, ჰქონდა საუკეთესო კატალიზური მოქმედება და აღმოჩნდა ყველაზე ხანგრძლივი.

როგორც ტანაბე განმარტავს, „Cu-O ობლიგაციების იონურობის გაძლიერება CunOx SNP-ების ზომის შემცირებით საშუალებას აძლევს მათ უკეთეს კატალიზურ აქტივობას არომატული ნახშირწყალბადების დაჟანგვისთვის“.

მათი კვლევა მხარს უჭერს მტკიცებას, რომ არსებობს დიდი პოტენციალი სპილენძის ოქსიდის SNP-ების, როგორც კატალიზატორების სამრეწველო პროგრამებში გამოყენებისთვის.”ამ ზომის კონტროლირებადი სინთეზირებული CunOx SNP-ების კატალიზური მოქმედება და მექანიზმი უკეთესი იქნება, ვიდრე კეთილშობილური ლითონის კატალიზატორები, რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში ამჟამად”, - ამბობს იამამოტო და მიანიშნებს იმაზე, თუ რისი მიღწევა შეუძლიათ CunOx SNP-ებს მომავალში.

მასალები მოწოდებული ტოკიოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მიერ.შენიშვნა: კონტენტის რედაქტირება შესაძლებელია სტილისა და სიგრძის მიხედვით.

მიიღეთ უახლესი სამეცნიერო სიახლეები ScienceDaily-ის უფასო ელექტრონული ფოსტით, რომელიც განახლებულია ყოველდღიურად და ყოველკვირეულად.ან ნახეთ საათობრივი განახლებული ახალი ამბები თქვენს RSS მკითხველში:

გვითხარით რას ფიქრობთ ScienceDaily-ზე - ჩვენ მივესალმებით როგორც დადებით, ასევე უარყოფით კომენტარებს.გაქვთ რაიმე პრობლემა საიტის გამოყენებისას?კითხვები?