یک کاتالیزور خلاقانه برای سنتز پروپیلن مزایای بالقوه ای برای صنایع شیمیایی و بازیافت کربن دارد.
08.02.2022 - ژاپن
پروپیلن یک گاز هیدروکربنی بی رنگ و قابل اشتعال است که ماده اولیه مهمی برای تولید محصولات مختلف پتروشیمی است. با توجه به تقاضای رو به رشد و عرضه محدود جهانی، نیاز شدیدی به توسعه فناوری های جدید و کارآمد برای تولید آن احساس می شود. قیمت کاتالیست پتروشیمی
شینیا فوروکاوا
مکانیسم عمل کاتالیزوری پلاتین پروپان (C3H8) را به پروپیلن (C3H6) تبدیل می کند، در حالی که کبالت CO2 را جذب و فعال می کند. هنگامی که با ایندیوم مخلوط می شود و روی یک تکیه گاه اکسید سریم (CeO) ثابت می شود، تشکیل پروپیلن با اکسیژن زدایی CO2 مرتبط است و مخصوص پروپان است. به عنوان محصولات جانبی، آب (H2O) و اکسیدهای کربن (COx) تشکیل می شوند.
شینیا فوروکاوا
محققان دانشگاه هوکایدو یک کاتالیزور خلاقانه برای تولید پروپیلن ساخته اند که بسیار فعال، انتخابی، پایدار است و از دی اکسید کربن (CO2) به طور موثر استفاده می کند. نتایج آنها در مجله Nature Catalysis منتشر شده است. قیمت خاک کاتالیزور
یکی از روش‌های امیدوارکننده برای تولید پروپیلن، یک واکنش شیمیایی به نام هیدروژن زدایی اکسیداتیو است که از CO2 برای تبدیل گاز پروپان به پروپیلن با حذف هیدروژن استفاده می‌کند. با این حال، کاتالیزورهای موجود برای تسریع این واکنش شیمیایی چندان مؤثر نیستند.
چگونه بیوکاتالیست ها را جاودانه کنیم؟
خواندن خبرها
مهندس مولکولی در دانشگاه هوکایدو، شینیا فوروکاوا، توضیح می دهد: "چالش ایجاد کاتالیزوری است که هر دو واکنش دهنده - پروپان و CO2 - را بدون واکنش های جانبی ناخواسته فعال می کند. همچنین باید در دراز مدت پایدار و قابل استفاده مجدد باشد."
برای رسیدن به این هدف، فوروکاوا و همکارانش یک کاتالیزور ساخته شده از سه فلز مختلف (پلاتین، کبالت و ایندیم) ساختند که هر کدام به دلیل خواص خاص خود انتخاب شدند. پلاتین به دلیل توانایی آن در شکستن پیوندهای شیمیایی بین کربن و هیدروژن به عنوان فلز فعال اصلی انتخاب شد و امکان واکنش هیدروژن زدایی را فراهم کرد. کبالت جذب و فعال سازی CO2 را تسریع می کند، در حالی که ایندیوم انتخاب پذیری کاتالیزور را بهبود می بخشد. فلزات به یک تکیه گاه اکسید سریم، ترکیبی که معمولاً در مبدل های کاتالیزوری خودرو استفاده می شود، ثابت شدند.
محققان فعالیت کاتالیست را در دمای 550 درجه سانتیگراد آزمایش کردند و نتایج را با کاتالیزورهای موجود مقایسه کردند. آنها همچنین یک مطالعه مکانیکی برای درک عملکرد اجزای مختلف انجام دادند و کشف کردند که کاتالیزور واکنش تشکیل پروپیلن را با اکسیژن زدایی CO2 پیوند می دهد و اطمینان می دهد که فعالیت کاتالیزوری برای پروپان خاص است. آب و اکسیدهای کربن به عنوان محصولات جانبی تشکیل می شوند. علاوه بر این، آنها دریافتند که کاتالیزور سرعت واکنش را در مقایسه با مقادیر معمولی گزارش شده در سیستم های دیگر تقریباً پنج برابر افزایش می دهد. این واکنش نسبت بیشتری از پروپیلن تولید کرد و در 550 درجه سانتیگراد CO2 بیشتری در مقایسه با کاتالیزورهای قبلی استفاده کرد. کاتالیزور همچنین پایداری طولانی مدت و قابلیت استفاده مجدد را نشان داد.
Furukawa می گوید: "تا به امروز، هیچ کاتالیست دیگری نشان داده نشده است که به طور همزمان فعالیت کاتالیزوری بالا، گزینش پذیری، پایداری و کارایی استفاده از CO2 را نشان دهد. مواد چند منظوره ما تمام این الزامات را برآورده می کند."
این مطالعه بینش جدیدی در مورد طراحی کاتالیزورهای بسیار کارآمد برای تولید پتروشیمی ارائه می دهد و مزایای بالقوه ای برای بازیافت کربن و کاهش گازهای گلخانه ای دارد.
