Tandemkatalysatormodeller. (A) Tre tandemkatalysatormodeller som omfattar en mikroporös In 2 O 3 selektiv H 2 förbränningskatalysator (grön) och en Pt/Al 2 O 3 propandehydreringskatalysator (röda Pt-nanopartiklar, blå Al 2 O 3 partikel). Tandemkatalysator modell 3, (Pt/Al 2 O 3 )@35cIn2O3 (35 cykler av In 2 O 3 deposition), har en ~2-nm In 2 O 3 överlack och 2,0- till 2,3-nm Pt-nanopartiklar och är bäst presterande. (B) Tandem PDH-SHC reaktionsschema för (Pt/Al 2 O 3 )@35cIn 2 O 3 . PDH förekommer på Pt, och SHC förbrukar H över In 2 O 3 beläggning för att dra reaktionen framåt till ett högt propenutbyte. O 2 reagerar snabbt med den resulterande In 2 O 3-x , minimerar oönskad förbränning på Pt. Överbeläggningen stabiliserar även Pt-nanopartiklar mot aggregation under reaktion. Kreditera: Vetenskap (2021). DOI:10.1126/science.abd4441
Ett team av forskare vid Northwestern University har utvecklat en tandemkatalysator i nanoskala för att få ut mer propen ur propan under dehydrering. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver sin metod och de förbättringar de hittat i användningen. Chunlei Pei och Jinlong Gong med Tianjin University har publicerat ett Perspectives-stycke i samma tidskriftsnummer som beskriver fördelarna med tandemkatalys och det arbete som gjorts av teamet i Illinois.
Företag som använder kemi för att skapa produkter har under åren funnit att en minskning av antalet steg som krävs för att tillverka sina produkter ofta resulterar i besparingar. Detta har fått kemister att undersöka möjligheten att integrera flera steg i enstaka reaktioner - sådana tandemreaktioner involverar sekventiella åtgärder för att åstadkomma önskade resultat. I denna nya ansträngning, forskarna har utvecklat en tandemreaktion för att minska antalet steg som krävs för att producera propen under dehydrering av propan, och därigenom, har ökat utbyte. Propylen är ett gasformigt kolväte som används för att göra flera typer av polymerer.
Arbetet involverade att utveckla en katalysator i nanoskala som använde en ytbeläggning för att möjliggöra ökad ytoxidation av väteatomer - överbeläggningarna var cirka 2 nanometer tjocka. För att skapa överrockarna, forskarna använde atomlager som ett sätt att odla indiumoxid över Pt/Al 2 O 3 —en känd propandehydreringskatalysator. Detta orsakade domänkoppling via ytväteatomöverföring - och det resulterade i att propan dehydrerades till propen med platina och ökade väteförbränning från indiumoxiden. Forskarna noterar att oxidationen förbättrades på grund av att porerna som utvecklades i överbeläggningen möjliggjorde större exponering av platinananopartiklarna - väteatomer på ytan oxiderades bättre vid platina-indiumoxidgränsytan. Forskarna fann att användningen av deras tandemkatalysator resulterade i 75 % propenselektivitet och propanomvandling på 40 %, höjer avkastningen med cirka 30 %. Pei och Gong föreslår att resultaten bör inspirera till ytterligare arbete både inom industrin och den akademiska världen eftersom det sannolikt skulle kunna användas i många andra tillämpningar.
© 2021 Science X Network
