Propylen är en gas som används för att tillverka en mängd olika förpackningar och behållare och anses vara den näst viktigaste startprodukten inom petrokemisk teknik. Däremot är dess produktion från propan för närvarande mycket energikrävande. Dessutom ackumulerar processen oönskade biprodukter som behöver renas genom att brännas regelbundet. Det är därför mycket önskvärt att hitta ett annat sätt att framställa denna värdefulla molekyl som är effektivare, producerar färre biprodukter och fortfarande använder material som är stabila vid höga temperaturer.

Materialkemisten Shinya Furukawa från Hokkaido University och hans team utvecklade nyligen en ny katalysator – ett ämne som fungerar som en guide till kemiska reaktioner och som sådan kan öppna upp annars otillgängliga reaktionsvägar. Detta gör att de kan använda koldioxid för att förvandla propan till propen istället för det vanligare syret. I deras Nature Communications papper, visade de inte bara att katalysatorn var mycket effektiv, mycket selektiv och stabil under höga temperaturer, dess användning hade också bieffekten att koldioxid omvandlades till kolmonoxid, vilket är en användbar resurs för tillverkning av många bulkkemikalier.

Forskarna uppnådde denna bedrift genom att bygga på sina tidigare studier om katalysatordesign, men den här gången valde de ett unikt nytt sätt:Med hjälp av en legering av platina och tenn på ett ceriumoxidstöd som bas ersatte de en bråkdel av dessa atomer med metallerna kobolt nickel, indium och gallium. Vart och ett av dessa element valdes för ett specifikt syfte:Platina-tennlegeringar hade redan varit kända som bra katalysatorer för reaktionen, men inklusive nickel och kobolt ökade både katalysatorns förmåga att aktivera koldioxid och dess selektivitet till den önskade reaktionen. Å andra sidan var införande av indium och gallium fördelaktigt för katalysatorns temperaturstabilitet. Slutligen gjorde ceriumoxidstödet koldioxidavskiljning och katalysatorrening lättare. Forskargruppen bekräftade också att katalysatorn kan regenereras och återanvändas utan att prestanda försämras.

Furukawa förklarar betydelsen av detta resultat på följande sätt:"Detta arbete visar inte bara vår katalysators enastående prestanda, utan det öppnar också upp ett nytt fönster med katalysatordesignkoncept baserat på vår teknik. Den nya katalysatorn överträffar vår tidigare Pt-Co- I katalysator med stor marginal. Dessa insikter kommer att bidra till kolneutralisering av den industriella produktionen av små petrokemikalier." + Utforska vidare

Ny, högeffektiv katalysator för propenproduktion