• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Grönare kemi genom nya metoder för katalys

    Endast 30 mg av den nya katalysatorn behövs för att omvandla 1 kg substrat. Kredit:TU Delft/Wenjun Yang

    Forskare vid Delfts tekniska universitet (TU Delft) har utvecklat en katalysator som är effektiv i försumbara mängder. På grund av sin form och hållbarhet, katalysatorn varar mycket längre i reaktioner, sparar mycket energi, förebygga avfall och minska kostnaderna. Resultaten har publicerats i Naturkommunikation .

    TU Delft-forskaren Evgeny Pidko och hans grupp tar ett nästan holistiskt förhållningssätt till kemiska reaktioner med hjälp av katalysatorer. Dessa ämnen spelar en viktig roll för att sänka aktiveringsbarriärerna för kemiska reaktioner.

    Katalysatorn finns i reaktionsblandningen men är inte en del av den kemiska reaktionsekvationen. Så i teorin, katalysatorer ska kunna fungera för evigt. I praktiken, dock, kemister ser att de blir mindre aktiva med tiden. Detta innebär att det krävs en stor mängd katalysator för att reaktionsprocessen ska löpa smidigt. Katalysatorn måste sedan avlägsnas från reaktionsblandningen, vilket är en dyr och förorenande process. För läkemedels- och finkemisk industri, det är inte ovanligt att produktion av ett kilo av den erforderliga produkten resulterar i cirka femtio kilo avfallsprodukter, så det är en viss angelägenhet att göra dessa kemiska processer mer hållbara.

    Födelse och död

    Den viktigaste frågan som Pidkos team står inför är:Under vilka omständigheter är katalysatorer aktiva, och varför förfaller de? Pidko:"Vad vi faktiskt gör är att följa en katalysator från dess födelse till dess död." Denna forskning har nu lett till upptäckten av en ny katalysator som är exceptionellt effektiv. Även att använda "homeopatiska" mängder av katalysatorn är tillräckligt för att reaktionen ska fungera bra. För sin forskning, kemisterna använde en mangankatalysator som hydrerar molekyler, vilket innebär att en dubbelbindning i molekylen bryts och väte tar denna plats i molekylen. Denna reaktion används främst för att stelna oljor och fetter.

    Pidko:"För att göra katalysatorn mer effektiv, vi lekte för att skapa fler bindningspunkter per molekyl. Vi märkte att reaktionen helt plötsligt gick mycket bättre." Med spektroskopi, forskarna observerade att den nya katalysatorn har idealiska egenskaper. I sitt aktiverade tillstånd, det öppnar upp för att främja den nödvändiga reaktionen. I sitt viloläge stänger katalysatorn sina tångliknande armar, skydda sin aktiva del. Forskningen från Pidkos team visar att katalysatorn kan användas i upp till 200, 000 cykler." säger Pidko, "Även vid temperaturer på 120 °C behåller den sin integritet. Effektiviteten hos denna katalysator är mycket unik." Istället för de vanliga 1000 ppm (delar per miljon), endast 5 ppm av den nya katalysatorn behövs. Att använda så minimala mängder gör att det reningssteg som vanligtvis behövs kan hoppas över.

    Grönare av den kemiska industrin

    Denna utveckling är ett viktigt steg i den kemiska industrins grönare, även om det inte kan användas direkt i befintliga kemiska processer, eftersom ytterligare forskning krävs. Det som gör denna studie särskilt innovativ på området är tillvägagångssättet för katalysatorer. Pidko avslutar, "Att noggrant följa hela livscykeln har gett oss en bättre förståelse för katalysatorer och vi hoppas att vi kan använda detta tillvägagångssätt för att utveckla fler av dessa "homeopatiska" katalysatorer, som kan visa sig revolutionerande för den kemiska industrin."


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com