Диэнай
Pulsing
В Токийском технологическом институте (Tokyo Tech) исследователи продемонстрировали, что частицы наноразмерного оксида меди являются более мощными катализаторами по сравнению с наноразмерными.
Кроме того, по сравнению с существующими катализаторами, используемыми в промышленности, эти субнаночастицы обладают способностью гораздо более эффективно катализировать реакции окисления ароматических углеводородов. Это исследование открывает двери для улучшенного и более эффективного использования ароматических углеводородов, которые являются важнейшими материалами как для промышленности, так и для исследований.
В различных промышленных процессах и химических реакциях селективное окисление углеводородов имеет решающее значение. Поэтому исследователи искали более эффективные методы для проведения этого окисления. Было обнаружено, что наночастицы оксида меди (Cu n O x ) полезны в качестве катализатора для обработки ароматических углеводородов, но существует постоянно растущая потребность в еще более эффективных соединениях. .
В последние несколько лет исследователи использовали катализаторы на основе благородных металлов, в том числе частицы на субнаноуровне. На этом уровне размер частиц составляет менее 1 нм. Когда такие частицы помещаются на подходящие подложки, они могут обеспечить гораздо более высокие площади поверхности по сравнению с наночастицами катализаторов для повышения реакционной способности.
В этом направлении исследовательская группа из Tokyo Tech, в том числе профессор Кимихиса Ямамото и доктор Макото Танабе, изучали химические реакции, катализируемые Cu n O x субнаночастиц (SNPs). ) оценить их эффективность при окислении ароматических углеводородов.
Cu n O x SNP с тремя конкретными размерами (включая 12, 28 и 60 атомов меди) были синтезированы в древовидных структурах, известных как дендримеры. Их наносили на подложку из диоксида циркония и наносили для аэробного окисления органического соединения, содержащего ароматическое бензольное кольцо.
Используя инфракрасную (ИК) спектроскопию и рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS), исследователи исследовали структуры полученных SNP. Результаты были подтверждены расчетами теории функционала плотности (DFT).
Расчеты DFT и XPS-анализ показали увеличение ионности связей медь-кислород (Cu – O) с уменьшением размера SNP. Было обнаружено, что эта поляризация связей выше, чем наблюдаемая в объемных связях Cu – O. Кроме того, большая поляризация была обусловлена улучшенной каталитической активностью SNP Cu n O x .
Танабэ и его команда заметили, что ОНП Cu n O x ускорили окисление групп CH 3 связанных с ароматическим кольцом. Это привело к образованию продуктов. Продукты не производились, если не использовался катализатор SNP Cu n O x SNP. Катализатор, который имел наименьшее количество Cu n O x SNP (Cu 12 O x ), имел самые превосходные каталитические свойства и был найден быть наиболее долговечным.
Повышение ионности связей Cu – O с уменьшением размера Cu n O x позволяет повысить их каталитическую активность при окислении ароматических углеводородов .
Доктор Макото Танабе, научный сотрудник Токийского технологического института
Их исследование подтверждает гипотезу о том, что SNP на основе оксида меди весьма перспективны в качестве катализаторов в промышленных применениях. Ямамото предложил возможные будущие применения Cu n O x SNP.
Каталитические характеристики и механизм этих синтезированных CuP n O x x SNP с контролируемым размером были бы лучше, чем у катализаторов из благородных металлов, которые чаще всего используются в промышленность в настоящее время .
Кимихиса Ямамото, профессор Токийского технологического института
Источник: https://www.titech.ac.jp/english/