Hər il 150 milyon metrik tondan çox propilen istehsal olunur ki, bu da onu kimya sənayesində istifadə edilən ən geniş yayılmış kimyəvi maddələrdən birinə çevirir.

Propilen, tibbi cihazlardan tutmuş qablaşdırmaya və məişət əşyalarına qədər hər şeydə istifadə olunan bir polimer olan polipropilen üçün əsasdır. Lakin propilenin çox hissəsi xam nefti daha kiçik karbohidrogenlərə parçalamaq üçün istilikdən istifadə edən yüksək enerjili bir proses olan buxar krekinqi yolu ilə istehsal olunur.

İndi Şimal-Qərb Universitetinin kimyaçıları işıqdan istifadə edərək propilen yaratmağın bir yolunu tapdılar. Onların tapıntıları göstərir ki, nano-mühəndisli fotoaktiv katalizator oksidləşdirici olmayan propan dehidrogenləşməsi (PDH) adlanan proses vasitəsilə birbaşa propilen edə bilər.

Komanda, işıqla idarə olunan kimyəvi proseslə propandan propilen və hidrogen yaratmaq reaksiyasını kataliz edə biləcəklərini tapdı . Əgər miqyasda qəbul olunarsa, proses kimya sənayesi üçün emissiyaların azalmasına gətirib çıxara bilər ki, bu da sənayenin dekarbonizasiyasına doğru mühüm addımdır.

Nəticələr bu gün Journal of the American Chemical Society jurnalında dərc olunub . İlk müəlliflər arasında aspirant Emma-Rose Newmeyer və postdoctoral alim Yicheng Wang var.

Araşdırmaya rəhbərlik edən Northwestern-dən Dayne Swearer, “Propilen kimya sənayesinin behemotudur və indi biz onu adətən istifadə edilənlərdən daha yumşaq reaksiyalar vasitəsilə edə biləcəyimizi göstəririk” dedi. “Bu, daha davamlı gələcəyə doğru irəliləyişimizdə dizayner nanohissəciklərindən istifadə edə biləcəyimizi sübut edir. Əgər sənaye bu katalitik proseslərdə işıq kimi bərpa olunan enerji mənbəyindən istifadə edə bilsəydi, bu, ümumi enerji tələbatını daha da azalda bilərdi.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743589110&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-illuminating-atoms-sustainable-propylene-production.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743589109907&bpp=1&bdt=80&idt=119&shv=r20250401&mjsv=m202503270101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743589055%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743589055%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743589055%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3992261902609&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1840&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C31091242%2C95344787%2C95356498%2C95356505%2C31090357%2C95356787%2C95356928%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=2155579482846389&tmod=1190270110&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&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=124

İşığı tək atomlara ötürməklə propilen hazırlamaq

Propilen hazırlamaq üçün alimlər karbon-hidrogen bağlarını molekulyar səviyyədə parçalamalıdırlar. Swearer, “Çox çətin səslənmir, çünki hər yerdə karbon-hidrogen bağları var, lakin bunlar qırılması çətin olan çox sabit bağlardır” dedi.

Birləşmiş Ştatlarda şist ehtiyatları vasitəsilə artan təbii qaza görə, propilen istehsalı prosesi kimi PDH ideyası daha populyarlaşdı. O, nəinki potensial olaraq daha ucuz ola bilər, həm də xam neft ehtiyatlarına olan ehtiyacı azalda bilər və bərpa olunan enerjiyə keçidə kömək edə bilər.

Yenə də elm adamları bu proses üçün ətraf mühitə təsirləri azaldacaq düzgün katalizatorları tapmaq üçün mübarizə aparırlar.

Tədqiqat üçün Swearer və komandası tədqiq edilməmiş bir ideyanı sınaqdan keçirdilər: reaksiyanı işığı udan, eyni zamanda tək atomun reaksiyanı kataliz etdiyi dəqiq müəyyən edilmiş yerlərə malik olan xüsusi nanohissəcik növü ilə idarə etmək. Komanda yaxşı bir termal katalizator olduğu bilinən mis və platinin bir ərintisini yaratdı və onun üzərinə işıq saçdıqda nə baş verdiyini sınaqdan keçirdi.

Onlar aşkar ediblər ki, lazerlə aktivləşdirildikdə nanohissəciklər həyəcanlanır və propilen yaratmaq üçün reaksiyanı katalizləşdirir.

Komanda işığın rəngi və intensivliyi ilə yanaşı, müxtəlif miqdarlarda ərintilənmiş platini sınaqdan keçirib. Onlar müəyyən etdilər ki, onlar mis nanohissəciklərin içinə təcrid olunmuş platin atomlarını daxil etdikdə, struktur işığı təcrid olunmuş platin atomlarına ötürür və karbon-hidrogen bağının daha asan qırılmasına şərait yaradır.

Swearer, “Bu reaksiyanın baş verməsinə imkan verən işığın enerjisinin tək atomlara ötürülməsidir ” dedi.

Daha çox platin olan sistemləri sınaqdan keçirsələr də, yalnız tək platin atomlarını ehtiva edən strukturlar ən yaxşı nəticə verdi, yəni bu proses “reaktivlik və seçicilikdən ödün vermədən” yalnız kiçik bir qiymətli metala ehtiyac duyacaq, Nyumeyer dedi.

Əlavə bir bonus: proses eyni zamanda hidrogen yaradır və ikinci dərəcəli qiymətli əlavə məhsul təqdim edir.

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

Sənaye üçün potensial enerji qənaəti

Komanda həmçinin müəyyən etdi ki, onlar ümumi temperaturu 50 dərəcə Selsi (standart iş temperaturlarından) azalda və eyni çevrilmə sürətini əldə edə bilərlər. Bu o deməkdir ki, bu proses sənaye tərəfindən qəbul olunarsa, bu, böyük enerji qənaəti ilə nəticələnə bilər.

“Bu sənaye miqyaslı proseslərin işlədiyi temperaturları azaltmaqla kimyəvi istehsalla əlaqəli emissiyalara ciddi təsir etmək potensialına malikdir” dedi Nyumeyer.

Bundan sonra komanda bu katalizatoru inkişaf etdirməyə və kimya sənayesinin tikinti bloklarının hazırlanması üçün vacib olan digər proseslərlə sınaqdan keçirməyə davam etməyə ümid edir.

“Müxtəlif reaksiyaları idarə etmək üçün bu işıqla idarə olunan tək atom ərintilərindən istifadə edərək araşdırmaq üçün çox yer var” dedi Swearer.

Daha çox məlumat: Emma-Rose Newmeyer və başqaları, Seyreltilmiş Mis Platin Ərintilərində Tək Atomlu Sahələrdə Plasmonik Yükün Lokalizasiyası və C-H Aktivasiyası, Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c14842

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı 

Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir