Bir materialın kimyəvi reaksiyanı sürətləndirdiyi kataliz prosesi gündəlik həyatımızda istifadə olunan bir çox kimyəvi maddələrin istehsalı üçün çox vacibdir. Lakin bu katalitik proseslərin geniş yayılmasına baxmayaraq, tədqiqatçılar çox vaxt onların necə işlədiyini dəqiq başa düşmürlər.

MIT tədqiqatçılarının yeni təhlili göstərdi ki, mühüm sənaye sintez prosesi, vinil asetatın istehsalı, katalizatorun kimyəvi prosesin inkişafı zamanı birindən digərinə dönən iki fərqli forma almasını tələb edir.

Əvvəllər iki formadan yalnız birinin lazım olduğu düşünülürdü. Yeni tapıntılar bu gün MIT aspirantları Deiaa Harraz və Kunal Lodaya, Ph.D. Bryan Tang və MİT-in kimya və kimya mühəndisliyi professoru Yogesh Surendranath tərəfindən bir məqalədə Science jurnalında dərc edilmişdir .

Katalizatorların iki geniş sinfi var: həll olunmuş molekullardan ibarət homojen katalizatorlar və səthi kimyəvi reaksiya üçün yer təmin edən bərk materiallar olan heterojen katalizatorlar .

“Ən uzun müddətdir ki,” Surendranath deyir, “ümumi bir fikir var idi ki, ya bu səthlərdə kataliz baş verir, ya da bu həll olunan molekullarda baş verir.”

Ancaq yeni araşdırma göstərir ki, vinil asetat vəziyyətində – ayaqqabınızın altındakı rezin kimi bir çox polimer məhsullarına daxil olan mühüm material – hər iki kataliz sinfi arasında qarşılıqlı əlaqə var.

Surendranath izah edir: “Kəşf etdiyimiz şey, əslində bu bərk metal materialların molekullara çevrilməsi və sonra təkrar materiala çevrilməsidir.”

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=1743744762&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-common-catalyst-upending-held-supposition.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743744762623&bpp=1&bdt=39&idt=96&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1120096991654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1988&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C42531705%2C95330278%2C95356626%2C95344789%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=2341429259480626&tmod=101211623&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=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&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=104

O əlavə edir, “Bu iş kataliz ləzzətinin bir və ya digərinin olduğu bu paradiqmanı şübhə altına alır. Həqiqətən, müəyyən hallarda onların hər ikisi arasında qarşılıqlı əlaqə ola bilər və bu, seçici və səmərəli bir prosesə sahib olmaq üçün həqiqətən faydalı ola bilər.”

Vinilasetatın sintezi 1960-cı illərdən bəri genişmiqyaslı sənaye reaksiyasıdır və səmərəliliyi artırmaq üçün illər ərzində yaxşı tədqiq edilmiş və təkmilləşdirilmişdir. Tədqiqatçılar deyirlər ki, bu, əsas mexanizmləri dəqiq başa düşmədən sınaq və səhv yanaşması ilə baş verib.

Kimyaçılar tez-tez homojen kataliz mexanizmləri ilə daha çox tanış olsalar da və kimya mühəndisləri səthi kataliz mexanizmləri ilə daha çox tanış olsalar da, daha az tədqiqatçı hər ikisini öyrənir. Bu, bəlkə də bu reaksiyanın tam mürəkkəbliyinin əvvəllər tutulmamasının səbəbinin bir hissəsidir. Lakin Harraz deyir ki, o və həmkarları fənlər arasında əlaqə üzərində işləyirlər.

“Biz bu reaksiyanın hər iki tərəfini qiymətləndirə bildik və hər iki kataliz növünün kritik olduğunu gördük” deyir.

Vinilasetat əmələ gətirən reaksiya reaksiyanın tərkib hissələrindən biri olan oksigen molekullarını aktivləşdirmək üçün nə isə, digər maddələr, sirkə turşusu və etileni aktivləşdirmək üçün başqa bir şey tələb edir. Tədqiqatçılar müəyyən etdilər ki, prosesin bir hissəsi üçün ən yaxşı işləyən katalizatorun forması digəri üçün ən yaxşısı deyil. Məlum oldu ki, katalizatorun molekulyar forması etilen və sirkə turşusu ilə əsas kimyanı yerinə yetirir, oksigenin aktivləşməsi ilə nəticələnən səthdir.

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

Onlar aşkar etdilər ki, katalizatorun iki formasının bir-birinə çevrilməsində iştirak edən əsas proses paslanma prosesinə bənzər əslində korroziyadır.

Surendranath deyir: “Məlum oldu ki, paslanma zamanı siz əslində ardıcıllıqla hardasa həll olunan molekulyar növdən keçirsiniz”.

Komanda prosesi öyrənmək üçün korroziya tədqiqatlarında ənənəvi olaraq istifadə olunan üsulları götürdü. Ümumi reaksiya elektrik təchizatı tələb etməsə də, reaksiyanı öyrənmək üçün elektrokimyəvi alətlərdən istifadə etdilər. Potensial ölçmələr apararaq tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, palladium katalizator materialının həll olunan palladium ionlarına korroziyaya uğraması oksigenlə elektrokimyəvi reaksiya nəticəsində onu suya çevirir.

Lodaya deyir ki, korroziya “elektrokimyanın ən qədim mövzularından biridir, lakin katalizi başa düşmək üçün korroziya elmini tətbiq etmək daha yenidir və bizim tapıntılarımız üçün vacib idi”.

Katalizator korroziyasının ölçülərini baş verən kimyəvi reaksiyanın digər ölçüləri ilə əlaqələndirərək, tədqiqatçılar ümumi reaksiyanı məhdudlaşdıranın korroziya sürəti olduğunu təklif etdilər.

“Bu, ümumi prosesin sürətinə nəzarət edən boğulma nöqtəsidir” dedi Surendranath.

Surendranath deyir ki, iki növ kataliz arasındakı qarşılıqlı əlaqə səmərəli və seçici şəkildə işləyir, “çünki o, həqiqətən yaxşı olanı edən bir material səthinin sinerjisindən istifadə edir və bir molekul yaxşı olanı edir”.

Tapıntı göstərir ki, yeni katalizatorlar dizayn edərkən, yalnız bərk materiallara və ya həll olunan molekullara diqqət yetirməkdənsə , tədqiqatçılar hər ikisinin qarşılıqlı təsirinin yeni yanaşmalar aça biləcəyi barədə düşünməlidirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743744788&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-common-catalyst-upending-held-supposition.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743744762623&bpp=1&bdt=38&idt=183&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1743744606%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=1120096991654&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4066&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=321&eid=95355973%2C95355975%2C42531705%2C95330278%2C95356626%2C95344789%2C31090357%2C95356787%2C95356928&oid=2&psts=AOrYGsmsQFfZIIjc5kJpnsbeL3IwSZM3q6Q89_UTH_FQ5BphbcfViT7zX-5_Z_C9YEZgz-nYuNOvHUmw7ZxDDyuX_YK7sA%2CAOrYGsmVfCU3-t38FDBUAg65UuXWBcG2uvRsCgSj-2DTahGO7HbzhsPqnH6p4WubQPp-24CJ6aVYeajr9EzrTatPGW6OlgzkdmbIvHOqpPgMDTWQaWaD5Q&pvsid=2341429259480626&tmod=101211623&uas=1&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=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=26268

“İndi, bu katalizatoru nəyin bu qədər effektiv etdiyini yaxşı başa düşməklə, istədiyiniz kimyanı təşviq edən xüsusi materialları və ya xüsusi interfeysləri dizayn etməyə cəhd edə bilərsiniz” dedi Harraz.

Bu proses çox uzun müddət üzərində işləndiyindən, bu tapıntılar vinil asetatın hazırlanmasının bu xüsusi prosesində təkmilləşdirmələrə səbəb olmaya bilər, lakin bu, materialların nə üçün işlədiyini daha yaxşı başa düşməyə imkan verir və digər katalitik proseslərdə təkmilləşdirmələrə səbəb ola bilər.

Lodaya deyir ki, “katalizatorlar molekul və material və geri arasında keçid edə bilər və elektrokimyanın bu çevrilmələrdə oynadığı rol, genişləndirməkdən çox məmnun olduğumuz bir anlayışdır”.

Harraz əlavə edir, “Hər iki kataliz növünün rol oynaya biləcəyinə dair bu yeni anlayışla, əslində hər ikisini əhatə edən başqa hansı katalitik proseslər var? Bəlkə də bu anlayışdan faydalana biləcək təkmilləşdirmə üçün çox yer var.”

ETH Zurich-in qeyri-üzvi kimya professoru Kristof Koperet deyir ki, tədqiqatla əlaqəli olmayan bu iş “işıqlandırır, bakalavr səviyyəsində öyrədilməyə dəyər bir şeydir”.

“Əsər yeni düşüncə tərzlərini vurğulayır… [Bu] o mənada diqqətəlayiqdir ki, o, təkcə homogen və heterojen katalizləri uzlaşdırmır, həm də bu mürəkkəb prosesləri elektron köçürmələrinin fərqli varlıqlar arasında dövr edə biləcəyi yarım reaksiyalar kimi təsvir edir.”

Daha çox məlumat: Deiaa M. Harraz et al, Pd-katalizli vinil asetat sintezində homogen-heterojen bifunksionallıq, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.ads7913 . www.science.org/doi/10.1126/science.ads7913

Jurnal məlumatı: Elm 

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir