Para saintis di Institut Teknologi Tokyo telah menunjukkan bahawa zarah kuprum oksida pada sub-skala nano adalah pemangkin yang lebih berkuasa daripada pada skala nano.Subnanopartikel ini juga boleh memangkinkan tindak balas pengoksidaan hidrokarbon aromatik jauh lebih berkesan daripada mangkin yang digunakan dalam industri.Kajian ini membuka jalan kepada penggunaan hidrokarbon aromatik yang lebih baik dan cekap, yang merupakan bahan penting untuk penyelidikan dan industri.

Pengoksidaan terpilih hidrokarbon adalah penting dalam banyak tindak balas kimia dan proses perindustrian, dan oleh itu, saintis telah mencari cara yang lebih cekap untuk menjalankan pengoksidaan ini.Nanozarah kuprum oksida (CunOx) didapati berguna sebagai pemangkin untuk memproses hidrokarbon aromatik, tetapi usaha untuk mendapatkan sebatian yang lebih berkesan telah diteruskan.

Pada masa lalu, saintis menggunakan pemangkin berasaskan logam mulia yang terdiri daripada zarah pada tahap sub-nano.Pada tahap ini, zarah mengukur kurang daripada nanometer dan apabila diletakkan pada substrat yang sesuai, ia boleh menawarkan kawasan permukaan yang lebih tinggi daripada pemangkin zarah nano untuk menggalakkan kereaktifan.

Dalam trend ini, satu pasukan saintis termasuk Prof. Kimihisa Yamamoto dan Dr. Makoto Tanabe dari Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) menyiasat tindak balas kimia yang dimangkin oleh subnanopartikel CunOx (SNPs) untuk menilai prestasi mereka dalam pengoksidaan hidrokarbon aromatik.SNP CunOx dengan tiga saiz tertentu (dengan 12, 28, dan 60 atom kuprum) dihasilkan dalam rangka kerja seperti pokok yang dipanggil dendrimer.Disokong pada substrat zirkonia, ia digunakan pada pengoksidaan aerobik sebatian organik dengan cincin benzena aromatik.

Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) dan spektroskopi inframerah (IR) digunakan untuk menganalisis struktur SNP yang disintesis, dan hasilnya disokong oleh pengiraan teori fungsi ketumpatan (DFT).

Analisis XPS dan pengiraan DFT mendedahkan peningkatan keionisasian ikatan kuprum-oksigen (Cu-O) apabila saiz SNP berkurangan.Polarisasi ikatan ini lebih besar daripada yang dilihat dalam ikatan Cu-O pukal, dan polarisasi yang lebih besar adalah punca aktiviti pemangkin yang dipertingkatkan CunOx SNPs.

Tanabe dan ahli pasukan memerhatikan bahawa CunOx SNPs mempercepatkan pengoksidaan kumpulan CH3 yang melekat pada cincin aromatik, dengan itu membawa kepada pembentukan produk.Apabila pemangkin CunOx SNP tidak digunakan, tiada produk yang terbentuk.Pemangkin dengan SNP CunOx terkecil, Cu12Ox, mempunyai prestasi pemangkin terbaik dan terbukti paling tahan lama.

Seperti yang dijelaskan oleh Tanabe, "peningkatan keionisasian ikatan Cu-O dengan pengurangan saiz SNP CunOx membolehkan aktiviti pemangkin mereka yang lebih baik untuk pengoksidaan hidrokarbon aromatik."

Penyelidikan mereka menyokong pendapat bahawa terdapat potensi besar untuk menggunakan SNP oksida tembaga sebagai pemangkin dalam aplikasi perindustrian."Prestasi pemangkin dan mekanisme SNP CunOx tersintesis terkawal saiz ini akan lebih baik daripada pemangkin logam mulia, yang paling biasa digunakan dalam industri pada masa ini," kata Yamamoto, membayangkan apa yang boleh dicapai oleh CunOx SNP pada masa hadapan.

Bahan disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo.Nota: Kandungan boleh diedit untuk gaya dan panjang.

Dapatkan berita sains terkini dengan surat berita e-mel percuma ScienceDaily, dikemas kini setiap hari dan mingguan.Atau lihat suapan berita yang dikemas kini setiap jam dalam pembaca RSS anda:

Beritahu kami pendapat anda tentang ScienceDaily — kami mengalu-alukan komen positif dan negatif.Ada sebarang masalah menggunakan tapak?Soalan?