Asetaldehid ətirlərdən tutmuş plastiklərə qədər hər şeyin hazırlanmasında istifadə olunan həyati kimyəvi maddədir. Bu gün onun istehsalı əsasən neft kimyası olan etilenə əsaslanır. Lakin artan ekoloji narahatlıqlar kimya sənayesini qalıq yanacaqlardan asılılığını azaltmağa sövq edir, buna görə də elm adamları asetaldehid istehsal etmək üçün daha yaşıl yollar axtarırlar.

Hazırda asetaldehid neftdən və təbii qazdan etilendən güclü turşular, məsələn, xlorid turşusu kimi digər kimyəvi maddələrlə istifadə edilən kimyəvi sintez üsulu olan Vakker prosesi adlanan üsulla istehsal olunur . Wacker prosesi nəinki böyük bir karbon izinə malikdir, həm də resurs baxımından ağırdır və uzunmüddətli perspektivdə dayanıqlı deyil.

Bu problemin perspektivli həlli karbon qazının (CO ₂ ) elektrokimyəvi yolla faydalı məhsullara çevrilməsidir. CO ₂ qlobal istiləşməyə töhfə verən tullantı məhsul olduğundan, bu yanaşma eyni anda iki ekoloji problemi həll edir: CO ₂ emissiyalarını azaldır və qiymətli kimyəvi maddələr yaradır.

Daha yüksək səmərəlilik üçün yenilikçi katalizator

Mis əsaslı katalizatorlar bu transformasiya üçün potensial nümayiş etdirdilər, lakin indiyə qədər onlar aşağı seçiciliklə mübarizə aparıblar, yəni onlar istənilən asetaldehiddən daha çox məhsul qarışığı istehsal edirlər.

İndi EPFL-də Andreas Züttel, Kopenhagen Universitetində Cek K. Pedersen və Şanxay Universitetində Wen Luo qrupunda Sedrik David Koolen başda olmaqla dövlət-özəl konsorsiumun alimləri mis əsaslı yeni katalizator hazırlamışlar. seçici olaraq CO _2-ni 92% təsirli effektivliklə asetaldehidə çevirin .

Nature Synthesis – də nəşr olunan sıçrayış asetaldehid istehsal etmək üçün daha yaşıl və daha davamlı bir yol təqdim edir və Wacker prosesini əvəz edə bilər. Üstəlik, katalizator miqyaslı və iqtisadi cəhətdən səmərəlidir, sənaye tətbiqləri üçün qapı açır.

Koolen deyir: “Vakker prosesi son 60 ildə effektiv şəkildə dəyişməyib. O, hələ də eyni əsas kimyaya əsaslanır. Yaşıl bir irəliləyiş üçün vaxt yetişmişdi”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4203178812&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1735904571&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-acetaldehyde-copper-catalyst-green-alternative.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yMDUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1735904571513&bpp=1&bdt=76&idt=157&shv=r20241212&mjsv=m202412090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1735904446%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1735904446%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1735904446%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1694579108769&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2334&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95348683%2C31088670%2C31089328%2C31089338%2C31089447%2C95345966%2C95347433&oid=2&pvsid=4303230627830318&tmod=91497520&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=163

‘Maraqlı kimya’

Tədqiqatçılar qığılcım ablasiyası adlı metoddan istifadə edərək hər biri təxminən 1,6 nanometr ölçülü mis hissəciklərinin kiçik qruplarını sintez etməklə başladılar. Bu texnika mis elektrodların inert qaz mühitində buxarlanmasını nəzərdə tutur və alimlərə hissəciklərin ölçülərini dəqiq idarə etməyə imkan verir. Mis klasterləri daha sonra sabit və təkrar istifadə edilə bilən katalizator yaratmaq üçün karbon dayaqları üzərində hərəkətsizləşdirildi.

Laboratoriyada komanda katalizatorun işini idarə olunan mühitdə CO ₂ ilə bir sıra elektrokimyəvi reaksiyalardan keçirərək sınaqdan keçirib. Sinxrotrondan – çox parlaq işıq mənbəyi yaradan geniş miqyaslı qurğudan istifadə edərək, komanda mis klasterlərin rentgen udma spektroskopiyası adlanan texnika ilə aktiv şəkildə CO _{2-ni asetaldehidə çevirməsini təmin etdi.}

Nəticələr diqqətəlayiq idi. Mis klasterləri enerji səmərəliliyi üçün vacib olan nisbətən aşağı gərginlikdə asetaldehid üçün 92% seçiciliyə nail olub. 30 saatlıq stress testində katalizator yüksək sabitlik nümayiş etdirərək, bir çox dövrlərdə performansını qoruyub saxladı. Tədqiqatçılar həmçinin müəyyən ediblər ki, mis hissəcikləri reaksiya boyu metal təbiətini qoruyub saxlayır ki, bu da katalizatorun uzunömürlülüyünə kömək edir.

“Bizim üçün həqiqətən təəccüblü olan o idi ki, mis, potensialı aradan qaldırdıqdan və havaya məruz qaldıqdan sonra belə metal olaraq qalması idi,” həmmüəllif Wen Luo deyir. “Mis adətən dəli kimi oksidləşir, xüsusən də mis o qədər kiçikdir. Amma bizim vəziyyətimizdə çoxluq ətrafında yaranan oksid qabığı nüvəni sonrakı oksidləşmədən qoruyur. Bu, materialın təkrar emal qabiliyyətini izah edir. Maraqlı kimya”.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Uğurun açarları

Yeni katalizator niyə bu qədər yaxşı işlədi? Hesablama simulyasiyaları göstərdi ki, mis klasterlərində CO ₂ molekullarının etanol və ya metan kimi digər mümkün məhsullar üzərində asetaldehid istehsalına üstünlük verən şəkildə bağlanmasına və çevrilməsinə kömək edən xüsusi atom konfiqurasiyası var .

“Bizim prosesin ən gözəl tərəfi onun hər hansı digər katalizator sisteminə tətbiq oluna bilməsidir” deyə həmmüəllif Cek K. Pedersen deyir. “Hesablama sistemimizlə biz klasterləri perspektivli xüsusiyyətlərə görə tez bir zamanda yoxlaya bilərik. Əgər CO2 azaldılması və ya qığılcım ablasiyası ilə suyun elektrolizi üçün nəzərdə tutulubsa _, biz asanlıqla yeni materialı istehsal edə və laboratoriyada birbaşa sınaqdan keçirə bilərik. Bu çox şeydir. adi test-öyrən-təkrar dövrünüzdən daha sürətli.”

Yeni mis katalizatoru daha yaşıl sənaye kimyasına doğru mühüm addımdır. Genişləndirilərsə, o, Wacker prosesini əvəz edə, neft-kimya məhsullarına ehtiyacı azalda və CO ₂ emissiyalarını azalda bilər. Asetaldehid bir çox digər kimyəvi maddələr üçün tikinti bloku olduğundan , bu tədqiqat əczaçılıqdan kənd təsərrüfatına qədər bir çox sənayeni dəyişdirmək potensialına malikdir.

Ətraflı məlumat: CO2-nin asetaldehidə yüksək selektiv elektrokimyəvi çevrilməsi üçün qığılcım ablasiyası vasitəsilə Cu klaster katalizatorlarının miqyaslana bilən sintezi, Təbiət sintezi (2025). DOI: 10.1038/s44160-024-00705-3

Jurnal məlumatı: Təbiət sintezi 

Ecole Polytechnique Federale de Lausanne tərəfindən təmin edilmişdir