Ipinakita ng mga siyentipiko sa Tokyo Institute of Technology na ang mga copper oxide particle sa sub-nanoscale ay mas makapangyarihang mga catalyst kaysa sa mga nasa nanoscale.Ang mga subnanoparticle na ito ay maaari ding mag-catalyze ng mga reaksyon ng oksihenasyon ng mga aromatic hydrocarbon na mas epektibo kaysa sa mga catalyst na kasalukuyang ginagamit sa industriya.Ang pag-aaral na ito ay nagbibigay daan sa mas mahusay at mas mahusay na paggamit ng mga aromatic hydrocarbon, na mahalagang materyales para sa parehong pananaliksik at industriya.

Ang pumipili na oksihenasyon ng mga hydrocarbon ay mahalaga sa maraming mga kemikal na reaksyon at mga prosesong pang-industriya, at dahil dito, ang mga siyentipiko ay naghahanap ng mas mahusay na mga paraan upang maisakatuparan ang oksihenasyong ito.Ang mga nanopartikel ng tanso oksido (CunOx) ay natagpuang kapaki-pakinabang bilang isang katalista para sa pagproseso ng mga aromatic hydrocarbons, ngunit ang paghahanap ng mas epektibong mga compound ay nagpatuloy.

Sa kamakailang nakaraan, ang mga siyentipiko ay naglapat ng marangal na metal-based catalysts na binubuo ng mga particle sa sub-nano level.Sa antas na ito, ang mga particle ay sumusukat ng mas mababa sa isang nanometer at kapag inilagay sa naaangkop na mga substrate, maaari silang mag-alok ng mas mataas na mga lugar sa ibabaw kaysa sa mga nanoparticle catalyst upang itaguyod ang reaktibiti.

Sa trend na ito, ang isang pangkat ng mga siyentipiko kabilang sina Prof. Kimihisa Yamamoto at Dr. Makoto Tanabe mula sa Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) ay nag-imbestiga sa mga reaksiyong kemikal na na-catalyze ng CunOx subnanoparticles (SNPs) upang suriin ang kanilang performance sa oxidation ng aromatic hydrocarbons.Ang mga CunOx SNP na may tatlong partikular na laki (na may 12, 28, at 60 na mga atomo ng tanso) ay ginawa sa loob ng mga balangkas na tulad ng puno na tinatawag na mga dendrimer.Sinusuportahan sa isang zirconia substrate, sila ay inilapat sa aerobic oksihenasyon ng isang organic compound na may isang aromatic benzene ring.

Ginamit ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) at infrared spectroscopy (IR) upang pag-aralan ang mga synthesized na istruktura ng SNP, at ang mga resulta ay sinusuportahan ng mga kalkulasyon ng density functionality theory (DFT).

Ang pagsusuri ng XPS at mga kalkulasyon ng DFT ay nagsiwalat ng pagtaas ng ionicity ng mga copper-oxygen (Cu-O) na mga bono habang bumababa ang laki ng SNP.Ang polarisasyon ng bono na ito ay mas malaki kaysa sa nakikita sa maramihang mga bono ng Cu-O, at ang mas malaking polariseysyon ay ang sanhi ng pinahusay na aktibidad ng catalytic ng mga CunOx SNP.

Napansin ni Tanabe at ng mga miyembro ng koponan na pinabilis ng CunOx SNP ang oksihenasyon ng mga pangkat ng CH3 na nakakabit sa aromatic ring, at sa gayon ay humahantong sa pagbuo ng mga produkto.Kapag ang CunOx SNP catalyst ay hindi ginamit, walang mga produkto ang nabuo.Ang catalyst na may pinakamaliit na CunOx SNP, Cu12Ox, ay may pinakamahusay na catalytic performance at napatunayang ito ang pinakamatagal.

Tulad ng ipinaliwanag ni Tanabe, "ang pagpapahusay ng ionicity ng mga Cu-O bond na may pagbaba sa laki ng CunOx SNPs ay nagbibigay-daan sa kanilang mas mahusay na catalytic activity para sa aromatic hydrocarbon oxidations."

Sinusuportahan ng kanilang pananaliksik ang pagtatalo na may malaking potensyal para sa paggamit ng mga copper oxide SNP bilang mga catalyst sa mga pang-industriyang aplikasyon."Ang catalytic na pagganap at mekanismo ng mga synthesized na CunOx SNP na ito na kinokontrol ng laki ay magiging mas mahusay kaysa sa mga marangal na metal catalyst, na kadalasang ginagamit sa industriya sa kasalukuyan," sabi ni Yamamoto, na nagpapahiwatig kung ano ang maaaring makamit ng mga CunOx SNP sa hinaharap.

Mga materyales na ibinigay ng Tokyo Institute of Technology.Tandaan: Maaaring i-edit ang nilalaman para sa istilo at haba.

Kunin ang pinakabagong balita sa agham gamit ang mga libreng email newsletter ng ScienceDaily, na ina-update araw-araw at lingguhan.O tingnan ang oras-oras na na-update na mga newsfeed sa iyong RSS reader:

Sabihin sa amin kung ano ang tingin mo sa ScienceDaily — tinatanggap namin ang parehong positibo at negatibong mga komento.Mayroon bang anumang mga problema sa paggamit ng site?Mga tanong?