Bakır katalizi ışığı gördü

ABD'deki araştırmacılar bakır nanoparçacıklarının üzerindeki oksit tabakasının ışıkla soyulabileceğini ve metalik, katalitik bakır çekirdeğini açığa çıkardığını gösterdi. Buluş oldukça ilginç, çünkü pek çok metalin yükseltgenme basamağı katalitik karakteristiklerini gösteriyor ve yükseltgenme basamağını ayarlama yeteneği ile çok yönlü ve etkili katalitik sistemleri oluşturmak için bir yol sunabilir.

Michigan Üniversitesi'ndeki araştırma ekibi, bakır nanoparçacıklarını ışığa maruz bıraktılar ve propileni yükseltgemek için kullandı, böylece endüstriyel olarak önemli bir epoksit olan propilen oksit oluşmuş oldu. Propilen oksidi sentezlemenin geleneksel yöntemlerine göre propilenin klor ile hidroklorlanması veya izobutan veya etilbenzenin yan yükseltgemesi yolları tercih edilmektedir. Bu proseslerin her ikisi zararlı bileşikleri kullanmakta veya üretmektedir.

Birkaç yıldır metalik durumdaki bakırın propilenin doğrudan epoksitlenmesini katalizleyebildiği bilinmektedir. Ancak, bu durum yüksek vakum altında saf kristal haldeki bakır üzerinde gösterilmiştir. Standart koşullar altında, oksijen bir bakır yüzeyine vardığı anda bir oksit tabakası oluşmaktadır. Bu da bakırın katalizör olarak kullanılmasını engellemektedir.

Şimdi ise, Suljo Linic ve arkadaşları bakır nanoparçacıkları üzerine görünür ışık tutulduğunda yüzey tabakasının indirgendiğini, oksit tabakasının sıyrıldığını ve metalik bakırın ortaya çıktığını göstermiştir. Etki yerelleşmiş yüzey plazmon rezonansı olarak bilinen bir durumdan ortaya çıkmaktadır. Çarpan ışık yüzey elektronlarının frekansını yakalarsa, elektronlar daha çok enerji kazanmakta ve kuvvetli bir elektrik alan oluşmaktadır. Elektronların orbitaller arasında hareket etmek için yeterli enerjisi olmakta ve bakır-oksijen bağları zayıflamakta ve yüzeyi indirgemektedir.

Araştırma ekibi görünür ışıkla muamele edilmiş bakır nanoparçacıkların, propilenin epoksidasyonunu katalizleyebildiğini gösterdi. Linic, konu hakkında şunları söylüyor:

“Sistemimizde katı hal bir katalizöre oranla %50 daha yüksek seçimlilik elde ettik. Ticari bir sistem için daha büyük etkinlikler elde etmemiz gerekiyor, ancak tasarımı geliştirerek daha iyi bir seçimliliğe ulaşacağımızı düşünüyoruz. Bir dış etki ile yükseltgenme basamağını ayarlayabilirsek, kimyasal özellikleri de ayarlayabiliriz”.

Michael Bowker Birleşik Krallık'taki Cardiff Üniversitesi'nde heterojen katalizör konusunda uzman olarak çalışmakta olup şöyle konuşuyor:

“Hiçbir yerde dönüşümden bahsedilmiyor. Maksimum propilen dönüşümünün yaklaşık %4 civarında olduğu anlaşılıyor, yani çok düşük. Düşük dönüşümde yüksek (ve bu değer yüksek değil) seçimlilik elde etmek oldukça kolay”. Bowker şöyle devam ediyor: “Ancak, görüşüme göre Linic mükemmel bir bilim adamı ve propilen epoksidasyonu heterojen katalizin kutsal konularından biridir ve henüz başarılamamıştır, bu yüzden ciddi bir merak konusudur”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/03/copper-catalyst-nanoparticle-light-propylene-epoxidation

A Marimuthu, J Zhang, Suljo Linic, Science, 2013, 339, 1590 (DOI: 10.1126/science.1231631)

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap