Sanjukta Mondal tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləri_{TiO 2} -də PdAu ərintisi fotokatalizatoru yüksək etilen istehsalına və metanın çevrilmə sürətinə imkan verir. Kredit: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c17427

Tədqiqatçılar bir katalizatorla iki fayda əldə etdilər. Onlar günəş işığından və yeni dizayn edilmiş palladium-qızıl (PdAu) ərintisi kokatalizatorundan istifadə edərək güclü istixana qazı olan metanı (CH ₄ ) etilenə (C ₂ H ₄ ), sənaye sektorlarında çox tələb olunan xammala çevirdilər . Bu proses nəinki istənməyən qazı atmosferdən çıxardı, həm də günəş enerjisindən istifadə edərək onu qiymətli mənbəyə çevirdi.

İqlim dəyişikliyinə səbəb olan istixana qazları dedikdə ağlımıza gələn metan ümumiyyətlə deyil. O, karbon dioksiddən sonra qlobal istiləşməyə ən çox töhfə verən ikinci yerdədir, istilik tutma qabiliyyəti aparıcı rəqibinkindən əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir. Metan tez-tez iqlim müzakirələrində mərkəzi yer tutmur, çünki onun ömrü təxminən on ildir, karbon qazı isə yüzlərlə il atmosferdə qala bilər.

Bununla belə, 100 il ərzində metanın təsiri karbon qazından təxminən 28-36 dəfə çox ola bilər. Atmosfer emissiyalarının azaldılması uzunmüddətli perspektivdə qlobal temperaturun aşağı düşməsinə kömək edə bilər.

Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalında nəşr olunan bu araşdırmada komanda palladium (Pd), qızıl (Au) və PdAu ərintisi əsaslı katalizatorların metanın (POCM) fotokatalitik oksidləşdirici birləşməsində necə fəaliyyət göstərdiyini araşdırdı.

Onlar müəyyən ediblər ki, PdAu kokatalizatorlarının tez-tez istifadə olunan titan dioksidin (TiO₂) fotokatalizatorunun səthinə örtülməsi metan çevrilmə sürətinin 13,73 mmol g ^-1 saat ^{-1 və etilen istehsalının 0,18 mmol g -1} saat ^-1 sürətinə gətirib çıxarıb , effektivliyi kvant %50 nm3 təşkil edir. PdAu/TiO ₂ kokatalizatoru tərəfindən əldə edilən bu dəyərlər bu günə qədər bildirilmiş POCM katalizatorlarının əksəriyyətini üstələmişdir.(a) Au/TiO ₂ və (b) PdAu/TiO _{2 -də *C 2} H ₄ adsorbsiya sahəsi . (c) Au/TiO ₂ və PdAu/TiO ₂ -də *CH ₂ birləşməsinin TS enerjiləri . Kredit: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c17427

Karbon bağlarının qurulması və qırılması

POCM, metanın faydalı kimyəvi maddələrə çevrilməsi üçün davamlı bir üsul kimi populyarlıq qazandı . Proses günəş işığından enerji udan fotokatalizatordan ibarətdir ki, bu da metandakı güclü C-H bağını qıran və yeni C-C bağı əmələ gətirərək etan (C ₂ H ₆ ) və ya etilen ( C ₂ H ₄ ) kimi çoxkarbonlu məhsullar verən kimyəvi reaksiyaları işə salır.

Bu gün mövcud olan əksər POCM katalizatorları uğurla etan istehsal etdi, lakin etilenlə mübarizə apardı. Etilen daha qiymətli və geniş istifadə edildiyi üçün alimlər metanın bu məhsula çevrilməsinin effektivliyini artırmaq yollarını axtarırlar.

Bu məqsədə çatmaq üçün vacib addımlardan biri reaksiya zamanı karbon-karbon (C-C) bağlarının necə əmələ gəldiyini dəqiq başa düşməkdir.

Bu tədqiqatın tədqiqatçıları əvvəlcə PdAu ərintisi əsaslı bir sıra kokatalizatorları, o cümlədən PdAu/TiO _2-ni sintez etdilər və sonra POCM mexanizmini açmaq və dizayn edilmiş katalizatorların metan çevrilmə səmərəliliyini araşdırmaq üçün qabaqcıl spektroskopik alətlər və nəzəri hesablamalar tətbiq etdilər.

Reaksiya aralıqları və məhsulların təhlili göstərdi ki, metal kokatalizatoru ilə karbohidrogen fraqmentləri (*CH ₂ və ya * CH ₃ ) arasındakı güclü bağ metanın tez və seçici çevrilməsinin arxasında duran hərəkətverici qüvvədir. Onlar tapdılar ki, TiO ₂ fotokatalizatorunun PdAu ərintisi ilə örtülməsi metan aktivləşdirməsini xeyli asanlaşdırıb.

Bu ərinti karbon-karbon birləşməsi üçün lazım olan enerjini azaldıb və *CH _{2 aralıq məhsulları yaratmağa kömək edərək, iki *CH 2} vahidinin birləşməsini asanlaşdırıb . Bu üç amil birlikdə reaksiyanı daha çox etilen istehsalına yönəltdi.

Tədqiqatçılar qeyd edirlər ki, bu nəticələr ərinti mühəndisliyinin metan çevrilməsini yaxşılaşdırmaq və iqtisadi cəhətdən vacib kimyəvi maddələrin seçilməsi üçün necə güclü strategiya ola biləcəyini nümayiş etdirir.

Müəllifimiz Sanjukta Mondal tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Jiakang You et al, Fotokatalitik Metan Dönüşüm yolu ilə Etilen İstehsalı üçün Səth Metal Kokatalizatoru ilə Tuning Reaction Pathway, American Chemical Society jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c17427

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı 

© 2025 Science X Network