نانوصفحه‌های کاتالیستی برای صنعت پتروشیمی

تصویرSEM از این نانوصفحه‌های زئولیتی (چپ) و ساختار این نانوصفحه‌ی منفرد زئولیتMFI

ریانگ ریوو در موسسه‌ی علوم و فناوری پیشرفته‌ی کره و یکی از این محققان، توضیح می‌دهد که زئولیت‌ها از قبل در صنعت پتروشیمی استفاده می‌شوند، اما نازک‌تر کردن این کاتالیست‌ها بدین معنی است که‌ مولکول‌های واکنش‌دهنده می‌توانند به آسانی در ساختار زئولیت نفوذ کنند و محصولات به سرعت تشکیل شوند. این اصلاح، راندمان این کاتالیست را افزایش می‌دهد و واکنش‌های جانبی نامطلوب را کاهش می‌دهد. این واکنش‌ها کک هیدروکربنی پلیمری‌ای تولید می‌کنند که خلل و فرج زئولیت را مسدود می‌کند و به تدریج این کاتالیست را غیرفعال می‌کند.

این محققان برای ساخت این نانوصفحه‌های خیلی نازک، از یک ماده‌ی فعال سطحی به‌عنوان قالب برای کنترل رشد ساختار زئولیت استفاده کرده‌اند. این مولکول فعال سطحی یک سر قطبی- با دو گروه آمونیوم چهارگانه که اطراف آنها بلور زئولیت آلومینوسیلیکات رشد می‌کند- و یک دم طویل هیدروکربنی دارد. این دم طویل مانع از به‌هم‌ چسبیدن نانوصفحه‌ها و تشکیل بلورهای سه بعدی می‌شود. هنگامی که مواد فعال سطحی حذف می‌شوند، این ورقه‌ها به‌طور تصادفی و با فاصله روی همدیگر انباشته می‌شوند. این فاصله‌ها نفوذ مولکول‌های واکنش‌دهنده به داخل این نانوصفحه‌ها زئولیتی کاتالیستی را تسهیل می‌کنند. این محققان برای تعیین اثر افزایش نفوذ‌پذیری این ساختار زئولیتی، این نانوصفحه‌ها را به‌عنوان کاتالیست در بعضی از واکنش‌ها آزمایش کرده‌اند. این کاتالیست‌های نانوصفحه‌ای در مقایسه با همان وزن از یک کاتالیست زئولیتی استاندارد، در همه‌ی این واکنش‌ها فعالیت بیشتری نشان داده‌اند. علاوه بر این در تبدیل متانول به سوخت هیدروکربنی، این نانوصفحه‌ها طول عمر کاتالیستی بسیار بالاتری داشته‌اند.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده‌است.

/ 0 نظر / 25 بازدید