Ученые предложили новый низкотемпературный процесс химической конверсии
Сотрудники Аргоннской национальной лаборатории определили способ преобразования циклогексана в циклогексен или циклогексадиен, важные химикаты для широкого спектра промышленных процессов.
Процесс протекает при низких температурах, за счет чего не происходит выделения углекислого газа, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.
«Условия защищают циклогексен и циклогексадиен от дальнейшего преобразования в нежелательные продукты» — сказал Стефан Вайда, сейчас работающий в Гейровском институте физической химии, Прага.
Для получения полезных веществ из циклогексана нужен подходящий катализатор. Реакция обычно протекает с повышением температуры из-за привлечения большого количества энергии. Это также понижает избирательность. В исследовании Вайда с аргоннским химиком Ларри Кертиссом и международной командой специалистов, рассмотрели окислительное дегидрирование. Разрывая ограниченное количество углерод-водородных связей, реакция позволяет синтезировать циклогексен и циклогексадиен до их превращения в СО2.
Проект улучшил прошлые результаты АНЛ, добавив 2 ключевых компонента: субнанометровый катализатор из оксида кобальта на оксиде алюминия и контролируемую кислородную среду. С помощью техник рентгеновского рассеяния ученые наблюдали частичное дегидрирование циклогексана в диапазоне 100°С. Обычно для реакции требуется температура около 300°С. Специалисты заметили, что высокоизбирательный катализатор долговечен, не отравляется и не распадается при реакции. Теоретические экспериментальные исследования показали, что кластеры, размером 4 и 27 атомов, имели похожую эффективность.
«Похоже, что пока структура не превышает 1 нм, она хорошо работает – важный фактор в потенциальном масштабировании этого класса катализаторов», — сказал Вайда.
Эффективность процесса обеспечивает высокая активность атомов кобальта. Окислительная природа кластеров вызывает низкотемпературное формирование продуктов, объяснил Кертисс.
