Anasayfa / Kimya Haberleri / Dünya / Bazı katalizörler reaksiyona kendi katalizörleriyle katkıda bulunurlar

Bazı katalizörler reaksiyona kendi katalizörleriyle katkıda bulunurlar

bazi katalizorler reaksiyona kendi katalizorleriyle katkida bulunurlar - Bazı katalizörler reaksiyona kendi katalizörleriyle katkıda bulunurlar

Bulgu, araştırmaların enerji depolama teknolojisini geliştirmek için metal oksit katalizörlerine ince ayar yapmalarına yardımcı olabilir.

Katalizör varlığında oksijen açığa çıkartan kimyasal reaksiyonlar diğer bir adıyla, oksijen evrim reaksiyonları kimyasal enerji depolama, su ayırma, elektrokimyasal karbondioksit redüksiyonu ve amonyak üretiminin önemli bir parçsıdır. Bu tarz reaksiyonların kinetiği genelde yavaştır ancak metal-oksit isimli bileşenler değişik büyüklüklerde çeşitlilik gösterebilir ve bazıları bu güne kadar kayda geçmiş en büyük oranları sergiler. Gözlemlenen bu katalitik aktivitelerin fiziksel kökenleri tam olarak anlaşılamamıştır.

Şimdi, MIT’de çalışan bir ekip bu katalizörlerin bir kısmında oksijenin sadece katalizör malzemesini çevreleyen su moleküllerinden gelmediğini, bazılarının doğrudan katalizör malzemesinin kendi kristal yapısından geldiğini gösterdi. Yeni bulgular bu hafta, aralarında MIT’den mezun Binghong Han PhD’16, doktora sonrası araştırmacı Alexis Grimaud, Yang Shao-Horn, Enerji Profesörü WM Keck ve altı diğer araştırmacının da bulunduğu ekip tarafından Nature Chemistry dergisinde yayımlandı.

Grimaud diyor ki ; “Araştırma su moleküllerinin oksijen molekülleri oluşturmak için nasıl bölündüğünü ve reaksiyon oranını ne gibi faktörlerin limitlediğini açığa çıkartmayı hedefliyor.” Bu reaksiyon oranlarını arttırmanın daha etkili enerji depolamaya ve geri dönüşümüne olanak sağlar. Örneğin, sadece reaksiyondaki tıkanıklıkların nerede olduğunu belirlemek böyle gelişmeler için önemli bir adımdır.

Reaksiyonları beslemek için kullanılan katalizörler tipik metal-oksitlerdir ve Grimaud ekibin isteğinin ,”suyun ayrıldığı kısımların (katalizörün yüzeyindeki) aktivitelerini açıklamak” olduğunu belirtiyor.

Bazı oksijenlerin katalizörlerin kristal yapısında depolanıp depolanmadığı ve sonra oksijen çıkışına katkıda bulunup bulunmadığı sorusu daha önce tartışılmış ancak önceki çalışma bu sorunu hiçbir zaman çözememişti. Çoğu araştırmacı maddenin yüzeyindeki yalnızca aktif kısımların reaksiyonda rastgele bir rol oynadığını varsaydı. Ancak bu ekip katalizör maddesinin içerisinden gelebilecek katkıyı doğrudan ölçmenin bir yolunu bulmuş ve bunun reaksiyonun önemli bir parçası olduğunu açıkça belirtmiştir.

Ancak çok küçük bir oksijen fraksiyonunu normal suda gerçekleştiren oksijenin özel “etiketli” bir formunu (O2 izotop18) kullandıllar. Hollanda’daki Laiden Üniversitesi’nden Oscar Diaz-Morales ve Mar T. Koper işbirliği yaparak , önce katalizörü daha yaygın olan O216 bulunduran normal suya yerleştirdiler.

Reaksiyon onucunda oksijen çıkışını test ederek, doğrudan farklı izotopları atomik kütlelerine bakarak ölçebilen bir kütle spektrometresi kullanarak, yalnızca bir yüzey mekanizması tarafından açıklanamayan önemli miktarda O2 18’in ortaya çıktığını gösterdiler.

Ölçümlerin yapılması zordu, bu yüzden çalışmayı tamamlamak biraz zaman aldı. Diaz-Morales ;”Kütle spektrometresini kullanarak O2’nin (sudan elde ettiğimiz) çeşidini belirlemek için birçok deney yaptık.” diyor Mekanik Mühendisliği, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği bölümlerine ortak atanan MIT Enerji Girişimi Enerji Depolama Merkezi yardımcı direktörü Shao-Horn.

Bu bilgiyle ve detaylı teorik hesaplamalarla reaksiyonun nasıl geliştiğini göstererek araştırmacılar şimdi bu metal-oksit maddelerin reaksiyon oranını arttırmak için ayarlamanın yollarını keşfedebileceklerini söylüyorlar.

Katalizörün kimyasına veya elektronik yapısına bağlı olarak elde edilen oksijen miktarının değişim gösterdiği bu grup tarafından bulundu.Perovskite yapısı üzerinde farklı metal iyonlarının daha çok ya da daha az etki gösterdi hatta bazıları hiçbir etki göstermedi.

Katalizörden gelen oksijen çıkışı miktarıyla ilgili Shao-Horn;”Etiketli oksijenin iyi tanımlanmış bir sinyalini gözlemliyorsunuz” diyor. Beklenmeyen bir bulgu,suyun alkali ya da asidik olmasının reaksiyon kinetiği üzerinde çok büyük bir fark yaratması oldu. Han ekliyor ;”Suyun Ph ‘ını arttırmak oksijen evriminin katalitik sürecini arttırıyor.”

Bu iki tanımlanmamış etkiden birisi; malzemenin hacminin reaksiyondaki rolü ve Ph seviyesinin reaksiyon oranındaki etkisi. Bu iki tanımlanamamış etki sadece çok yüksek katalitik aktivite oranına sahip oksijenler üzerinde bulundu. Diaz-Morales “Geleneksel Mekanizma ile açıklanamaz” ifadesini oksijen evrim reaksiyonu kinetiğini açıklamak için kullandı ve ekledi; “Bu etkileri sınıflandırmak için başka mekanizmalar teklif ettik ve mekanizmalar daha deneysel ve sayısal çalışmalar gerektirmekte.”

Danimarka Teknik Üniversitesi’nde Fizik Profesörü olan Chorkendorff bu çalışmaya katılmamış olsa da “Etiketli oksijenin oksijen evrim reaksiyonlarında rol alabilmesini oldukça ilgi çekici buluyorum. Biz daha önce bütün bu basit elektrokimyasal reaksiyonların proton zar yakıt hücrelerin ve elektrolizörlerin hepsinin yüzeyde gerçekleştiğini düşünüyorduk ancak bu çalışma katalizörlerin içerisinde bulunan oksijenin de reaksiyonda rol aldığını gösterdi.” dedi.

Chorkendorff ; “Bu bulgular yaygın düşünce şekline meydan okuyor ve belkide bizi yeni yollara ve daha etkili katalizörlere itebilir.” diyor.

Ekip aynı zamanda Wesley Hong PhD’16, eski doktora sonrası araştırmacı Yueh-Lin Lee , Hollanda’da bulunan Leiden Kimya Enstitüsü Makine Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacı bilim adamı Livia Giordano, Kelsey Stoarzinger PhD’16 ve Marc Koper’i de içeriyordu. Çalışma, Elektrokimyasal Enerji için Skoltech Mekezi, Singapur-MIT Araştırma ve Teknoloji İttifakı, Enerji Bakanlığı ve Ulusal Enerji Teknolojisi Labaratuvarı tarafından desteklendi.

Kaynak : mit.edu

Yorumlar
znur Çalışkan - Bazı katalizörler reaksiyona kendi katalizörleriyle katkıda bulunurlar

Hakkında Öznur Çalışkan

1994 yılında İstanbul’da doğdu. Liseyi Körfez Orhangazi Anadolu Lisesinde okuduktan sonra Yalova Üniversitesi Kimya ve Süreç Mühendisliği Bölümünü kazandı ve burada öğrenimine devam etmekte. Bununla birlikte Anadolu Üniversitesi Açık Öğretim Fakültesi İşletme Bölümü öğrencisidir. Mühendislik ve Kimya ile ilgili alanlara ilgili ve araştırmaya hevesli olmakla birlikte bunları severek yaptığından ve bilim adına aktif bir rol üstlenmek istediğinden İnovatif Kimya Dergisi ekibinde bilim haberleri çevirisi yapmaktadır.

Sitemi Ziyaret Edin
Tüm Yazıları Görüntüle

Okumanızı Öneriyoruz

biyokimyacilardan grip virusunun yayilmasina dair mekanizma kesfi 310x165 - Biyokimyacılardan Grip Virüsünün Yayılmasına Dair Mekanizma Keşfi

Biyokimyacılardan Grip Virüsünün Yayılmasına Dair Mekanizma Keşfi

PDF OLARAK İNDİR Grip virüsleri hızlı şekilde mutasyona uğradığı için her yıl grip aşıları yeniden …

Bir Cevap Yazın

LinkedIn Auto Publish Powered By : XYZScripts.com