مولکول های آب شانس طلایی نانوکاتالیست ها می شوند - وبلاگ مونوپاد

به گزارش وبلاگ مونوپاد، محققان دانشگاه بوخوم آلمان در آزمایشی نقش حلال های آب در واکنش های اکسایشی را آنالیز کردند.

به گزارش خبرنگار فناوری وبلاگ مونوپاد، نانوکالیست های ساخته شده از طلا که روی اکسید فلزات پراکنده می شوند، نوید اکسیداسیون ترکیبات الکلی به مواد شیمیایی ارزشمند را می دهند. آن ها فعالیت های کاتالیست بالایی به ویژه در محلول های آبی دارند. گروه تحقیقاتی دانشگاه ورو بوخوم آلمان نقش مولکول های آب در تفکیک اکسیژن و واکنش های اکسایشی را شرح می دهند.

بیشتر فرآیند های اکسایشی صنعتی که از عواملی مانند پراکسید های کلر و آلی استفاده می نمایند معمولا محصولاتی با ضایعات زیاد یا سمی فراوری می نمایند. درمقابل استفاده از مولکول اکسیژن و تقسیم آن به اتم های اکسیژن مورد احتیاج برای فراوری محصولات خاص، یک راه چاره سبزتر و جالب تر خواهد بود.

یک رویکرد امیدوارنماینده سیستم اکسید طلا/فلز (Au/TiO2) است که در آن اکسید فلزی تیتانیوم (TiO2) نانوذرات طلا را تثبیت می نمایند. این نانوکاتالیست ها می توانند اکسیداسیون مولکول هیدروژن، مونوکسیدکربن و الکل ها را کاتالیز نمایند. یک قدم مهم ابتدایی برای همه واکنش ها تفکیک مولکول اکسیژن است که انرژی فعالسازی بالایی دارد.

محققان در سال 2018 اظهار داشتند که مولکول های آب بطور فعال در واکنش اکسیداسیون شرکت می نمایند. در آزمایشی جدید همین گروه تحقیقاتی بیان کردند که حلالیت، فعالیت مولکول اکسیژن در نانوکاتالیز های اکسید فلز/طلا را آسان می نماید. درواقع مولکول های آب به کاهش انرژی فعالسازی برای تفکیک مولکول اکسیژن یاری می نمایند.

طبق محاسبات این حلال در مقایسه با فاز گازی 25درصد هزینه انرژی را کاهش می دهد. محققان بوخوم از شبیه سازی های رایانه ای برای مقایسه شرایط فاز مایع و فاز گازی استفاده کردند که شامل کاتالیز و 80 مولکول آبی بود. محققان بیان کردند؛ کار های محاسباتی قبلی ساده سازی یا تقریب های قابل توجهی داشتند که پیچیدگی واقعی آب سخت به عنوان حلال را درنظر نمیگرفته است.

دانشمندان شرایط آزمایشی با دما و فشار بالا شبیه سازی کردند تا نمایه انرژی آزاد مولکول اکسیژن را در فاز مایع و گاز بدست آورند. درنهایت آن ها اثبات کردند که مولکول های آب باعث افزایش بارالکتریکی موضعی به سمت اکسیژن در محیط نانوکاتالیست می گردد. این به نوبه خود باعث صرفه جویی در هزینه های تفکیک مولکول اکسیژن می گردد.