Oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din Tokyo au arătat că particulele de oxid de cupru de la scară subnano sunt catalizatori mai puternici decât cele de la scară nanometrică.Aceste subnanoparticule pot cataliza, de asemenea, reacțiile de oxidare ale hidrocarburilor aromatice mult mai eficient decât catalizatorii utilizați în prezent în industrie.Acest studiu deschide calea către o utilizare mai bună și mai eficientă a hidrocarburilor aromatice, care sunt materiale importante atât pentru cercetare, cât și pentru industrie.

Oxidarea selectivă a hidrocarburilor este importantă în multe reacții chimice și procese industriale și, ca atare, oamenii de știință au căutat modalități mai eficiente de a realiza această oxidare.Nanoparticulele de oxid de cupru (CunOx) s-au găsit utile ca catalizator pentru procesarea hidrocarburilor aromatice, dar căutarea unor compuși și mai eficienți a continuat.

În trecutul recent, oamenii de știință au aplicat catalizatori pe bază de metale nobile care conțin particule la nivel sub-nano.La acest nivel, particulele măsoară mai puțin de un nanometru și, atunci când sunt plasate pe substraturi adecvate, pot oferi suprafețe chiar mai mari decât catalizatorii de nanoparticule pentru a promova reactivitatea.

În această tendință, o echipă de oameni de știință, inclusiv prof. Kimihisa Yamamoto și Dr. Makoto Tanabe de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Tokyo Tech) a investigat reacțiile chimice catalizate de subnanoparticule CunOx (SNP) pentru a evalua performanța acestora în oxidarea hidrocarburilor aromatice.SNP CunOx de trei dimensiuni specifice (cu 12, 28 și 60 de atomi de cupru) au fost produse în cadre asemănătoare arborilor numite dendrimeri.Sprijinite pe un substrat de zirconiu, acestea au fost aplicate la oxidarea aerobă a unui compus organic cu un inel benzenic aromatic.

Spectroscopia fotoelectronilor cu raze X (XPS) și spectroscopia în infraroșu (IR) au fost utilizate pentru a analiza structurile SNP-urilor sintetizate, iar rezultatele au fost susținute de calculele teoriei funcționalității densității (DFT).

Analiza XPS și calculele DFT au evidențiat creșterea ionicității legăturilor cupru-oxigen (Cu-O) pe măsură ce dimensiunea SNP a scăzut.Această polarizare a legăturilor a fost mai mare decât cea observată în legăturile Cu-O în vrac, iar polarizarea mai mare a fost cauza activității catalitice îmbunătățite a SNP-urilor CunOx.

Tanabe și membrii echipei au observat că SNP-urile CunOx au accelerat oxidarea grupărilor CH3 atașate la inelul aromatic, ducând astfel la formarea de produse.Când nu a fost utilizat catalizatorul CunOx SNP, nu s-au format produse.Catalizatorul cu cele mai mici SNP CunOx, Cu12Ox, a avut cea mai bună performanță catalitică și s-a dovedit a fi cea mai lungă durată.

După cum explică Tanabe, „îmbunătățirea ionicității legăturilor Cu-O cu scăderea dimensiunii SNP-urilor CunOx permite o activitate catalitică mai bună a acestora pentru oxidările hidrocarburilor aromatice”.

Cercetarea lor susține afirmația că există un potențial mare pentru utilizarea SNP-urilor de oxid de cupru ca catalizatori în aplicații industriale.„Performanța catalitică și mecanismul acestor SNP-uri CunOx sintetizate controlate de dimensiune ar fi mai bune decât cele ale catalizatorilor din metale nobile, care sunt cel mai frecvent utilizați în industrie în prezent”, spune Yamamoto, sugerând ce pot realiza SNP-urile CunOx în viitor.

Materiale furnizate de Institutul de Tehnologie din Tokyo.Notă: conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.

Obțineți cele mai recente știri științifice cu buletinele informative gratuite de la ScienceDaily, actualizate zilnic și săptămânal.Sau vizualizați fluxuri de știri actualizate din oră în cititorul dvs. RSS:

Spuneți-ne ce părere aveți despre ScienceDaily - binevenim atât comentariile pozitive, cât și negative.Aveți probleme la utilizarea site-ului?Întrebări?