Metanol är en av de viktigaste baskemikalierna som används, till exempel, att tillverka plast eller byggmaterial. För att göra produktionsprocessen ännu mer effektiv, Det skulle vara bra att veta mer om koppar/zinkoxid/aluminiumoxidkatalysatorn som används vid metanolproduktion. Hittills, dock, det har inte varit möjligt att analysera ytans struktur under reaktionsförhållanden. Ett team från Ruhr-Universität Bochum (RUB) och Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (MPI CEC) har nu lyckats få insikter om strukturen på sin aktiva plats. Forskarna beskriver sina fynd i tidskriften Naturkommunikation .

I ett första, laget visade att zinkkomponenten i den aktiva platsen är positivt laddad och att katalysatorn har så många som två kopparbaserade aktiva platser. "Tillståndet för zinkkomponenten på den aktiva platsen har varit föremål för kontroversiella diskussioner sedan katalysatorn introducerades på 1960 -talet. Baserat på våra resultat, vi kan nu få många idéer om hur vi kan optimera katalysatorn i framtiden, "beskriver professor Martin Muhler, Chef för Institutionen för industrikemi vid RUB och Max Planck -stipendiat vid MPI CEC. För projektet, han samarbetade med Bochum-baserade forskare Dr. Daniel Laudenschleger och Mülheim-baserade forskare Dr. Holger Ruland.

Hållbar metanolproduktion

Studien var inbäddad i Carbon-2-Chem-projektet, vars syfte är att minska CO ₂ utsläpp genom att använda metallurgiska gaser som produceras under stålproduktion för tillverkning av kemikalier. I kombination med elektrolytiskt producerat väte, metallurgiska gaser kan också fungera som utgångsmaterial för hållbar metanolsyntes. Som en del av Carbon-2-Chem projektet, forskargruppen undersökte nyligen hur föroreningar i metallurgiska gaser, som produceras i koksverk eller masugnar, påverkar katalysatorn. Denna forskning banade slutligen väg för insikter i strukturen på den aktiva webbplatsen.

Aktiv webbplats inaktiverad för analys

Forskarna hade identifierat kvävehaltiga molekyler-ammoniak och aminer-som föroreningar som fungerar som katalysatorförgiftningar. De inaktiverade katalysatorn, men inte permanent:om orenheterna försvinner, katalysatorn återhämtar sig själv. Med hjälp av en unik forskningsapparat som utvecklats internt, d.v.s. en kontinuerligt driven flödesapparat med en integrerad högtryckspulsenhet, forskarna passerade ammoniak och aminer över katalysatorytan, tillfälligt inaktivera den aktiva platsen med en zinkkomponent. Trots att zinkkomponenten har avaktiverats, en annan reaktion ägde fortfarande rum på katalysatorn:nämligen omvandling av eten till etan. Forskarna upptäckte således en andra aktiv plats som fungerar parallellt, som innehåller metalliskt koppar men inte har en zinkkomponent.

Eftersom ammoniak och aminerna är bundna till positivt laddade metalljoner på ytan, det var uppenbart att zink, som en del av den aktiva webbplatsen, bär en positiv laddning.