Bir çox müasir sənaye prosesləri mürəkkəb kimyadan asılıdır. Məsələn, gübrə istehsalını götürək: bunu etmək üçün şirkətlər ilk növbədə əsas tərkib hissəsi olan ammonyak istehsal etməlidirlər.

Bu kimyəvi proseslərin öz inqrediyentlərinə – istehlak edilmədən və ya arzuolunmaz əlavə məhsullar yaratmadan reaksiyaları sürətləndirən katalizatorlara ehtiyacı var.

“Tək atomlu” və ya “atomik olaraq dağılmış” katalizator kimi tanınan yeni yaranan katalizator növü sənaye proseslərini daha təmiz və səmərəli etmək potensialına görə çox diqqət çəkir. Akademik jurnallar onlar haqqında araşdırmalarla doludur.

İndi, ən yaxşı elmi jurnalın redaktorunun dəvəti sayəsində Virciniya Universitetinin kimya mühəndisi bütün dəyişiklikləri başa düşür və gələcək nailiyyətlər üçün yol göstərir.

Necə oldu

Nature Chemistry- nin redaktoru bu yaxınlarda UVA-nın Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbinin mühəndislik üzrə dosenti Jason Bates tərəfindən yazılmış görkəmli bir jurnal məqaləsinin rəyini gördü. Redaktor e-poçtla bir dəvət göndərdi: Bates lazımi sərtliyi və təkrar istehsal qabiliyyətini təmin etmək üçün atomik olaraq dağılmış katalizatorları necə araşdırmaq barədə bir perspektiv yaza bilərmi?

Kataliz tədqiqatının bu yeni sahəsində nəşrlərin sayı artır, redaktor Bates dedi, lakin çox vaxt tədqiqatçıların iddiaları öz elminə əsaslanaraq təqdim etdiklərindən daha çox şey vəd edir.

Bates razılaşdı. Onun “Molekulyar dəqiqliklə heterojen katalizatorların layihələndirilməsində irəliləyişlər və tələlər” adlı məqaləsi Nature Chemistry tərəfindən fevral ayında dərc olunub.

“Ümid edirəm ki, bu, tədqiqatı düzgün istiqamətlərə yönəldəcək ki, biz yeni şeyləri daha tez kəşf edə bilək” dedi Bates, “yanıltıcı nəticələr yaratmadan.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1745831097&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-urges-rigorous-atom-catalysts-industry.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE1Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiXV0sMF0.&dt=1745831097273&bpp=1&bdt=44&idt=83&shv=r20250423&mjsv=m202504220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1745830976%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1745830976%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1745830976%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8253074730560&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=2089&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95332586%2C95357460%2C95358976%2C95359238%2C42533294%2C95359120%2C31090357%2C31061690&oid=2&pvsid=898481292177281&tmod=546659483&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=86

Atom dispers katalizatorlar hansılardır?

Səmərəliliyi artırmaq, xərcləri azaltmaq və ətraf mühitə təsirləri azaltmaq üçün katalizatorlar sənayedə geniş istifadə olunur. Onlar adətən iki kateqoriyaya bölünürlər.

Mayedə həll olunan homojen katalizatorlar dəqiq nəzarət və ardıcıl nəticələr təqdim edir. Lakin onlar bahalıdır və əczaçılıq məhsulları kimi yüksək dəyərli, kiçik miqyaslı istehsal üçün ən uyğundur.

Möhkəm olan və geniş miqyasda istifadə olunan heterojen katalizatorlar yanacaq emalı və gübrə istehsalı kimi enerji sənayelərində. Bunlar adətən bir dəstək materialı üzərində yayılmış platin və ya dəmir kimi metal atomlarının kiçik qruplarından ibarətdir.

Lakin ənənəvi heterojen katalizatorlar çətin iş şəraitində köhnələ bilər. Zaman keçdikcə onların strukturu və effektivliyi pisləşir.

Atom olaraq dağılmış katalizatorlar hər iki dünyanın ən yaxşısını birləşdirməyi hədəfləyir: homogen sistemlərin dəqiqliyi ilə heterojen sistemlərin davamlılığı və miqyası. Metal klasterlər əvəzinə bunlar reaksiya yeri kimi xidmət edən bərk səthə bərkidilmiş tək metal atomlarından istifadə edir.

“Onlar cəlbedicidirlər,” Bates dedi, “çünki siz onları homojen katalizatorun spesifikliyi ilə dizayn edə bilərsiniz , lakin onlar heterojen kimi praktik mühitlərdə fəaliyyət göstərirlər.”

Bu vacibdir, çünki bir çox sənaye prosesləri mövcud texnologiya ilə artıq pik səmərəliliyə çatmışdır. Yenidən ammonyak istehsalını nəzərdən keçirək: prosesin özü az miqdarda CO₂ buraxsa da, tələb olunan hidrogeni təmin edir, çünki hidrogen qalıq yanacaqlardan gəlir.

“Beləliklə, daha az karbon tutumlu şəkildə hidrogeni hazırlamaq üçün yeni yollara ehtiyacımız var” dedi Bates. “Atom olaraq dağılmış katalizatorlar həllin bir hissəsi ola bilər.”

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

Bulmacanın bir yerə qoyulması

Atom olaraq dağılmış katalizatorlar dəqiq dizayna imkan verir, lakin onlar hələ də mürəkkəb sistemlərdir. Onları sınaqdan keçirmək və xarakterizə etmək çətin iş tələb edir, Bates bunun çox tez-tez atlandığını və ya tələsdiyini iddia edir.

Onların quruluşunu bir tapmacaya bənzədir. Parçaları tapmaq üçün bir çox üsul var, lakin tam bir şəkil əldə etmək üçün onlar yığılmalıdır.

“Bir çox tədqiqatçılar bir parçanı yerə qoyub deyəcəklər ki, indi mən alternativ fərziyyələr və üsulları nəzərə almadan tapmacanın qalan hissəsinin necə göründüyünü bilirəm” dedi. “Bu sahədə araşdırmaların reallığı ondan ibarətdir ki, siz demək olar ki, heç vaxt tapmacanın hər bir parçasını əldə edə bilməyəcəksiniz.”

Bates hesab edir ki, bu sahəni yavaşlatmalı və təkrarlanan, ciddi elmə diqqət yetirməlidir. Yalnız bundan sonra, o, iddia edir ki, tədqiqatçılar nə etdiklərini və onu necə yaxşılaşdıracağını əminliklə anlaya bilərlər.

Onun kağızı artıq səs salıb. Batesin Təbiət Kimyası üçün işini nəzərdən keçirən Tufts Universitetinin kimya professoru E. Charles Sykes ehtiyatlı olmaq çağırışı ilə razılaşdı.

“Yeni atomik dispers katalizatorlar haqqında saysız-hesabsız hesabatlar çox vaxt yaxşı xarakterizə edilmir və ya sınaqdan keçirilmir. Bu, fundamental anlayışı məhdudlaşdırır”, – Sayks bildirib. “Jason-un icmalı ümumi tələlərin bir çoxunu göstərir və getdikcə böyüyən cəmiyyət üçün bələdçi rolunu oynamalıdır.”

Ətraflı məlumat: Jason S. Bates, Molekulyar dəqiqliklə heterojen katalizatorların layihələşdirilməsində irəliləyiş və tələlər, Təbiət Kimyası (2025). DOI: 10.1038/s41557-024-01731-6

Jurnal məlumatı: Nature Chemistry 

Virciniya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir