Naukowcy odkryli ukryty potencjał katalizatorów molibdenowych
Naukowcy z Politechniki Krakowskiej, Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS UJ opracowali prostą i skuteczną metodę aktywowania katalizatora wykorzystywanego w reakcji metatezy olefin.
To ważne osiągnięcie, ponieważ olefiny należą do podstawowych surowców przemysłu chemicznego i petrochemicznego z nich powstają między innymi tworzywa sztuczne, paliwa czy wiele produktów codziennego użytku, zatem udoskonalenie sposobu ich wytwarzania może mieć realny wpływ na koszty produkcji i ograniczenie zużycia energii.
Badacze skupili się na katalizatorze zawierającym molibden osadzony na krzemionce. Tego typu materiały były dotąd uznawane za mało aktywne i ustępowały droższym, bardziej skomplikowanym katalizatorom opartym na związkach metaloorganicznych. Zespół wykazał jednak, że wystarczy krótka, kilkunastominutowa obróbka takiego katalizatora w strumieniu propanu w wysokiej temperaturze, aby jego skuteczność wzrosła nawet dziesięcio- lub stukrotnie. W praktyce oznacza to, że reakcja metatezy propylenu może zachodzić bardzo wydajnie już w temperaturze pokojowej, bez potrzeby stosowania kosztownych i złożonych materiałów.
To zmienia sposób myślenia o projektowaniu katalizatorów
Kluczowym efektem tej prostej procedury jest przebudowa powierzchni katalizatora i powstanie nowych centrów aktywnych odpowiedzialnych za przebieg reakcji. Badania wykazały, że formy molibdenu wcześniej uznawane za „nieaktywne” mogą po odpowiednim przygotowaniu stać się bardzo skuteczne. To zmienia sposób myślenia o projektowaniu katalizatorów i pokazuje, że wysoka efektywność nie zawsze wymaga skomplikowanych technologii.
Istotną rolę w zrozumieniu mechanizmu działania odegrały zaawansowane analizy wykonane w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS UJ. Dzięki wykorzystaniu specjalistycznej linii badawczej ASTRA możliwe było dokładne prześledzenie zmian zachodzących w strukturze molibdenu podczas obróbki termicznej. Badania potwierdziły, że w trakcie podgrzewania w propanie dochodzi do przekształceń chemicznych, które odpowiadają za powstanie aktywnych form katalitycznych.
Znaczenie tych wyników wykracza poza laboratorium. Opracowana metoda może przyczynić się do tworzenia prostszych, tańszych i bardziej przyjaznych środowisku technologii produkcji olefin. Mniejsze zużycie energii, ograniczenie ilości drogich składników oraz możliwość wykorzystania łatwiej dostępnych materiałów to konkretne korzyści dla przemysłu chemicznego. Badania pokazują także, jak ważna jest współpraca między ośrodkami naukowymi i łączenie wiedzy podstawowej z realnymi potrzebami technologii.
Źródło: Politechnika Krakowska
Czytaj też: Kleszcz na etacie detektywa. Polscy naukowcy wzięli go pod lupę
Grafika tytułowa: Indra Projects / Unsplash
