Rays Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri_{Pd-asetat növlərinin Pd və PdC x} nanopartiküllərinə çevrilməsi . Müəllif: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66820-7

Rays Universitetinin rəhbərlik etdiyi bir qrup, yapışdırıcıların, boyaların, örtüklərin, qablaşdırmanın, tekstil məhsullarının və insanların hər gün istifadə etdiyi bir çox digər məhsulların əsas tərkib hissəsi olan vinil asetat monomerinin (VAM) istehsalı zamanı sənaye katalizatorlarındakı kiçik molekulyar strukturların necə davrandığını açıqladı.

Bu molekulyar palladium-asetat trimerlərinin və dimerlərinin reaksiya şəraitində necə çevrildiyini və katalizator performansını necə idarə etdiyini ortaya qoyaraq , iş enerji istifadəsini azalda, karbon emissiyalarını azalda və qlobal VAM istehsalını daha təmiz və daha etibarlı edə biləcək katalizator dizaynlarına yol göstərir.

“Vinil asetat müasir material iqtisadiyyatının böyük bir hissəsini dəstəkləyir, buna görə də kiçik səmərəlilik qazancları əsas ekoloji və iqtisadi faydalara çevrilə bilər”, – tədqiqatın müxbir müəllifi, Molekulyar Nanotexnologiya üzrə Tina və Sunit Patel professoru və Rice Universitetinin kimyəvi və biomolekulyar mühəndislik professoru Maykl Vonq bildirib.

“Bu palladium-asetat növlərinin necə davrandığını anlamaqla, sənayedə daha az enerji istifadə edən, daha az tullantı yaradan və uzunmüddətli dövrdə daha sabit istehsal təmin edən katalizatorların dizaynına kömək edə bilərik.”

Nature Communications jurnalında dərc olunmuş tədqiqat, VAM istehsalında qlobal lider olan Celanese Corp., Purdue Universiteti və Oak Ridge Milli Laboratoriyasındakı tərəfdaşlarla birlikdə həyata keçirilib.Reaksiya şəraitinə məruz qaldıqdan sonra katalizatorların TEM şəkilləri. Müəllif: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66820-7

VAM, etilen, oksigen və sirkə turşusunun kalium asetatla gücləndirilmiş palladium-qızıl katalizatoru üzərində reaksiyaya girməsi ilə istehsal olunur. Tədqiqatçılar sadələşdirilmiş palladium-asetat model katalizatorları yaratdılar və onları hesablama modelləşdirməsi ilə birləşdirilmiş qabaqcıl rentgen, spektroskopik və elektron mikroskopiya texnikalarından istifadə edərək real reaksiya şəraitində izlədilər.

Onlar göstərdilər ki, kalium asetat spesifik palladium-asetat dimerlərini sabitləşdirir və onların metallik palladium nanopartikullarına necə çevrildiyini dəyişdirir. Bu nanopartikullar kiçik və yaxşı dispersləşdikdə, katalizator həm daha aktiv, həm də VAM üçün daha selektiv olur və qiymətli xammalı karbon qazına çevirən israfçı yan reaksiyaları azaldır.

“Biz aşkar etdik ki, bu molekulyar növləri tənzimləməklə katalizatorun enerjidən necə istifadə etdiyini və daxil etdiyiniz hər molekul üçün nə qədər dəyərli məhsul əldə etdiyinizi kəskin şəkildə dəyişə bilərsiniz”, – deyə hazırda Oak Ridge Milli Laboratoriyasında çalışan Rays doktorantura məzunu və həmmüəllif Hunter Jacobs bildirib. “Bu, sənayenin işləmə temperaturunu aşağı salmasına, emissiyaları azaltmasına və resursları daha da artırmasına kömək edə biləcək anlayışdır.”

Rice-də kimya və biomolekulyar mühəndislik üzrə tədqiqatçı alim, həmmüəllif Welman Curi-Elias, əsərin kimyaçıların bu növlər haqqında düşüncələrini yenidən canlandırdığını söylədi.

Kuri-Elias bildirib ki, “Bu trimerlər və dimerlər çox vaxt qeyri-aktiv növlər və ya deaktivasiya əlamətləri kimi qəbul edilirdi. Nəticələrimiz göstərir ki, onlar nanohissəcik ölçüsünü və nəticədə vinil asetatın nə qədər səmərəli və təmiz şəkildə istehsal olunduğunu idarə edən redoks dövründə dinamik oyunçulardır.”

VAM üçün təkmilləşdirilmiş katalizatorlar genişmiqyaslı kimyəvi istehsalda daha az enerji istehlakı, daha az material tullantıları və istixana qazı emissiyaları, daha sabit katalizator davranışı sayəsində daha uzunömürlü sənaye avadanlıqları və istehlak mallarında istifadə olunan əsas materialların daha sabit qiymətləri və təchizatı da daxil olmaqla bir sıra faydalar təmin edə bilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Vonq bildirib ki, “Seçicilikdə hər bir artım daha az xammalın karbon qazı kimi yandırılması və daha çoxunun faydalı məhsullara çevrilməsi deməkdir. Bu, iqlim, istehsalçılar və hər gün bu materiallara güvənən insanlar üçün yaxşıdır.”

Əsas VAM istehsal müəssisələrini idarə edən Celanese üçün tapıntılar daha dayanıqlı istehsal üçün elmi əsaslı yol xəritəsi təqdim edir.

“Bu tədqiqat bizə katalizatorları daha yüksək səmərəliliyə və daha uzun ömürlüyə necə yönəltməyimizi dəqiq görməyə kömək edir”, – Celanese şirkətinin proses texnologiyaları üzrə baş direktoru Kevin Foqaş bildirib.

“Əgər eyni miqdarda vinil asetatı daha az enerji ilə, daha az tullantı və daha az dayandırma ilə istehsal edə bilsək, bu, müştərilərimizə, icmalarımıza və ətraf mühitə fayda verəcək. Bu, həmçinin bu materiallardan asılı olan bir çox sənaye sahələri üçün daha proqnozlaşdırıla bilən təchizat və qiymətləri dəstəkləyir.”

Komandanın hesablama işi göstərdi ki, çoxsaylı palladium-asetat növləri aktiv şəkildə vinil asetat əmələ gətirə bilər, lakin onların əsl əhəmiyyəti nanopartikulların böyüməsini necə siqnal etmələrində və formalaşdırmalarındadır. Başqa sözlə, bu molekulyar komplekslər katalizator sağlamlığının həssas göstəriciləri və növbəti nəsil sistemlərin necə dizayn ediləcəyi üçün rəhbərlik rolunu oynayır.

Vonq dedi: “Bizi həyəcanlandıran odur ki, indi sənayenin qayğı göstərdiyi ölçülərlə birbaşa əlaqəli molekulyar səviyyəli bir mənzərəyə sahibik: səmərəlilik, sabitlik və ətraf mühitə təsir”, – deyə o bildirib.

Daha çox məlumat: Hunter P. Jacobs və digərləri, Heterogen vinil asetat sintezində molekulyar Pd-asetat trimerlərinin və dimerlərinin dinamik davranışı, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66820-7

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilir