En nanopartikelbaserad katalysator som utvecklats vid Rice University kan ge den tigern i din tank lite mer vrål.

Ett nytt papper i Journal of the American Chemical Society beskriver en process av risprofessorn Michael Wong och hans kollegor som borde hjälpa oljeraffinaderier att göra processen att tillverka bensin mer effektiv och bättre för miljön.

Dessutom, Wong sa, det skulle kunna producera bensin med högre oktantal och spara pengar för en bransch där en slant här och en slant där lägger till miljoner till slutresultatet.

Wongs team på Rice, i samarbete med labb vid Lehigh University, Center for Research and Technology Hellas och DCG Partnership of Texas, rapporterade denna månad att sub-nanometerkluster av volframoxid som ligger ovanpå zirkoniumoxid är en mycket effektiv katalysator som vänder raka molekyler av n-pentan, ett av många kolväten i bensin, till bättre brinnande grenad n-pentan.

Även om volframoxidens katalytiska egenskaper länge har varit kända, det krävs nanoteknik för att maximera sin potential, sa Wong, en risprofessor i kemisk och biomolekylär ingenjörskonst och i kemi.

Efter den första separationen av råolja i dess grundkomponenter - inklusive bensin, fotogen, eldningsolja, smörjmedel och andra produkter - raffinaderier "spricker" (genom uppvärmning) tyngre biprodukter till molekyler med färre kolatomer som också kan göras till bensin. Katalys, en kemisk process, förädlar dessa kolväten ytterligare.

Det är där Wongs upptäckt kommer in. Raffinaderier strävar efter att göra bättre katalysatorer, han sa, även om "jämfört med den akademiska världen, industrin har inte gjort mycket när det gäller nya syntestekniker, ny mikroskopi, ny biologi, även ny fysik. Men det här är saker vi förstår i samband med nanoteknik.

"Vi har ett sätt att göra en bättre katalysator som kommer att förbättra de bränslen de gör just nu. Samtidigt, många befintliga kemiska processer är slösaktiga när det gäller lösningsmedel, föregångare och energi. Att förbättra en katalysator kan också göra den kemiska processen mer miljövänlig. Slå ut de där sakerna, och de får effektivitet och sparar pengar. "

Wong och hans team har arbetat i flera år för att hitta den rätta blandningen av aktiva volframoxid -nanopartiklar och inert zirkoniumoxid. Nyckeln är att sprida nanopartiklar på zirkoniumoxidstödstrukturen vid rätt yttäckning. "Det är Goldilocks-teorin - inte för mycket, inte för lite, men helt rätt, " sade han. "Vi vill maximera mängden av dessa nanopartiklar på stödet utan att låta dem beröra.

"Om vi ​​träffar den där söta platsen, vi kan se en ökning av katalysatorns effektivitet med cirka fem gånger. Men det här var väldigt svårt att göra. "

Inte konstigt. Teamet var tvungen att hitta rätt kemi, vid rätt hög temperatur, att fästa partiklar som är en miljarddels meter breda på korn av zirkoniumoxidpulver. Med rätt mix, partiklarna reagerar med raka n-pentanmolekyler, omarrangera sina fem kol- och 12 väteatomer i en process som kallas isomerisering.

Nu när katalysatorformeln är känd, Att göra katalysatorn borde vara enkelt för industrin. "Eftersom vi inte utvecklar en helt ny process - bara en komponent av den - borde raffinaderier kunna koppla in detta i sina system utan större störningar, " sa Wong.

Att maximera bensin är viktigt eftersom världen utvecklar nya energikällor, han sa. "Det pratas mycket om biobränslen som en betydande bidragsgivare i framtiden, men vi behöver en bro för att komma dit. Vår upptäckt kan hjälpa till genom att utöka dagens bränsleproduktionskapacitet. "