Temel Kimyasalların Üretimini Daha Çevre Dostu Hale Getirmek için Katalizör Üretildi
Katalizörle temel kimyasalların üretimi daha çevre dostu hale getirebilir.
Dünya’da gerekenden çok daha fazla karbondioksit var ve Brown Üniversitesi kimyagerlerinden oluşan bir ekip bunu yararlı yönde kullanmak için bir yöntem keşfetti.
Araştırmacılar, bakır nano partiküllü ve noktalı nitrojen bakımından da zengin olan grafeni kullanan yeni bir kompozit katalizör geliştirdiler. “Nano Energy” dergisinde yayınlanan bir araştırma, yeni katalizörün karbondioksiti verimli ve seçici bir şekilde dünyanın en önemli hammadde kimyasallarından biri olan etilene dönüştürebildiğini gösterdi.
Etilen plastik, materyal ve diğer ürünleri yapmak için kullanılır. Kimyasal kampanyalar her yıl, genelde fosil yakıtları içeren süreçleri kullanarak milyonlarca ton bunu üretebiliyorlar. Eğer fazla karbondioksit, etilen yapılabiliyorsa, bu kimya endüstrisini çok daha sürdürülebilir ve çevre dostu hale getirebilir.
Brown Üniversitesi Kimya ve Mühendislik Bölümü Profesörü Shouheng Sun diyor ki, “Yeni katalizörün etileni daha çevre dostu üretebilmek için bir yöntem olmasını umuyoruz. Endüstriyel ölçekte bu tarz aşamalara ulaşmak için daha çok çalışma yapılacak, bu sadece bir başlangıç.”
Seçicilik: Anahtar Nokta
Karbondioksit, karbonun kararlı bir formudur ve bunu aktif karbona dönüştürmek kolay bir iş değildir. Bazı katalizörler bunu yapabiliyor ancak bu katalizörler genelde çokta iyi seçiciler değillerdir. Yani onlar farklı çeşitlerde reaksiyon ürünleri üretebiliyorlar.
Sun bu konu için de diyor ki, “Diğer tekniklerin çoğu etilen, metan, karbondioksit ve bu tarz maddeleri üretebiliyor. Ancak ayıramıyor. Bizse bazı şeylerin daha belli yani seçilebilir olmasını istiyoruz.”
Qing Li, Sun’ın laboratuarında eski bir doktora sonrası araştırmacısı ve şu anda Çin’de ki Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi‘nde Profesör, bakır nano partiküllerin grafenle birleşiminin etkili olabileceğini düşünüyor. Sun’ın laboratuarı önceden metal nano partiküllerin doğru boyuta geldikleri zaman tepkiselliklerinin arttığını göstermiştir. Grafen, tek atom kalınlığında olan karbon tabakaları, katalizörün tepkiselliğinin arttığını gösteriyor.
Li, çalışmanın başyazarı, çeşitli formlarda ki nitrojen katkılı saf grafen ve grafen oksit gibi farklı çeşitlerde ki grafen yüzeyinde biriken nano partikülleri denedi. Nitrojen katkılı işlemi; nitrojen atomlarının grafeni oluşturan karbon atomlarının kafesine girmesinin işlemidir.
Çalışmalar 7 nano metre bakır partikülünün piridin nitrojenle (piridin; nitrojen atomlarının iki karbon atomuna bağlanmasına neden olan bir düzen) grafene yatırılmasının en iyi iş olduğunu gösteriyor. Bu düzen, yüzde 79 etilen seçiciliğine sahip, diğer çalışmalara göre çok daha önde bir oran.
Sinerjik Etki
Yeni katalizörün sahip olduğu etkili performansın ne olduğu çokta açık değil ama Li ve Sun bunu açıklamak için birkaç fikir geliştirdiler.
Li’nin bunun için konuşması, “Büyük ihtimalle sinerjik bir etki. Piridin nitrojen, bakır nano partiküllerin sabit kalabilmesine ve çevrelerindeki elektronik ortamın değişmesine yardımcı olur, bu da reaksiyonun işleyişini seçici etilen üretmek için değiştirir.” şeklindedir.
Sun, karbondioksitin, donör bileşiklerden elektronları kabul eden bileşik olan, zayıf bir Lewis asidi görevini yapabileceğini belirtti. Nitrojen katkılı olan grafendeki piridin nitrojen, bir Lewis baz merkezi oluşturur.
Sun bu konu için, “Bu Lewis baz merkezinin varlığının, gözlenen katalizör için bakıra daha fazla karbondioksit çekmeye yardımcı olduğunu düşünüyoruz” dedi.
Araştırmacılar yeni katalizör için araştırmaya devam etmeyi planlıyorlar. Bu araştırmalar muhtemelen, farklı reaksiyon ürünleri üretmek için diğer katalizörlerle bu katalizörün birlikte kullanımı üstüne olacak.
Sun; “İhtimaller heyecan verici!”
Yazar diyor ki, Dünyamızda gerekenden fazla karbondioksit vardır. Brown Üniversitesi kimyagerleri, özellikle Qing Li ve Shouheng Sun, bu fazla karbondioksiti yararlı halde kullanmak için, bakır nano partiküllü ve noktalı nitrojen bakımından da zengin olan grafeni kullanan bir katalizör geliştirdiler. Bu katalizörün Lewis merkezi sayesinde fazlaca karbondioksit çektiğini gözlemlediler ve bu katalizörü etilen üretmek için kullanılabileceğini keşfettiler. Bu katalizörün; etilen üreten, yani benzer yöntemi kullanan diğer katalizörlerden farkının, çok daha seçici olması olduğunu belirttiler. Böylece fazla karbondioksitten daha seçici bir şekilde etilen üretmeyi başardılar. Temel kimyasalların üretimi denince akla gelen maddelerden biri olan etilenin, bu yeni katalizör ile daha çevre dostu bir yöntemle üretilmesini sağladılar.
Kaynak : sciencedaily.com
