نانوکاتالیستی برای تبدیل پروپان به پروپیلن در دمای پایین - تفطن

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران، دهیدروژناسیون متداول پروپان (PDH) واکنشی گرمازا و محدود به تعادل است که برای دستیابی به بازدهی بالا در فراوری پروپیلن، به دمای بالا احتیاج دارد. دهیدروژناسیون اکسیداتیو پروپان پتانسیل تشکیل پروپیلن را در دما های بسیار پایین تر و انتخابی تر فراهم می نماید که این کار با کنترل واکنش به صورت سینتیکی، نه ترمودینامیکی، انجام می گردد. با این وجود ثابت شده است که جلوگیری از احتراق زیاد پروپان و فراوری مقادیر کافی پروپیلن سخت است.

یک کاتالیزور جدید که توسط محققان دانشگاه نورث وسترن طراحی و ساخته شده است نتایج خوبی در پروپان دهیدروژناسیون اکسیداتیو به پروپیلن ارائه داده است. این کاتالیست انتخاب گری 75 درصد و نرخ تبدیل پروپان 40 درصد را داشته است. این کاتالیست احتیاج به درجه حرارت 450 درجه سانتیگراد دارد در حالی که دمای مورد احتیاج برای PDH معمول در حدود 600 درجه سانتیگراد است.

این کاتالیزور شامل یک پوسته 2 نانومتری از جنس In 2 O 3 است که توسط فرآیند لایه نشانی اتمی (ALD) روی سطح یک کاتالیزور PDH موجود (نانوذرات Pt روی کره های Al 2 O 3) رشد نموده است. لایه بندی In 2 O 3 موجب می گردد تا نانوذرات Pt تا حدی در معرض فرآیند قرار گیرند و In 2 O 3 که به طور انتخابی احتراق هیدروژن را کاتالیز می نماید، در مجاورت با ذرات Pt قرار داشته باشند.

جاستین نوتستین، استاد دانشگاه نورث وسترن شرح می دهد: بعد از اینکه اتم های H از پروپان با یاری کاتالیزور Pt از روی پروپان خارج شدند، می توانند در سطح به In 2 O 3 پخش شوند و آب تشکیل دهند.

وی می گوید: برای این کاتالیست، ما باید اتم های H را خیلی سریع بسوزانیم، به طوری که اکسیژن برای اکسید کردن پروپان یا پروپیلن در سطح Pt در دسترس نماند.

جاستین نوتستین گفت: با این کاتالیست، نه تنها می توانید از دست دادن اکسیداتیو هیدروژناسیون در دما های پایین بدون برخورد با محدودیت های ترمودینامیکی بهره مند شوید، بلکه به گرم شدن مداوم نیز احتیاج نیست.

بودجه این پروژه توسط مرکز ملی علوم تحولات نوآورانه و استراتژیک منابع آلکان (CISTAR) تأمین شده است.