به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، استالدهید یکی از مهمترین مواد واسطه در صنایع شیمیایی است و در تولید پلاستیکها، داروها و حلالها کاربرد گستردهای دارد. روش متداول تولید آن، فرایند واکر (Wacker oxidation) مبتنی بر اتیلن است ( روشی پرهزینه، انرژیبر و همراه با پیامدهای زیستمحیطی)، در مقابل تبدیل اتانول زیستی به استالدهید، گزینهای تجدیدپذیر و سازگارتر با محیطزیست محسوب میشود، اما سالهاست با یک مانع اساسی روبهروست؛ افزایش فعالیت کاتالیزور معمولاً به کاهش گزینشپذیری منجر میشود و بازده را زیر ۹۰ درصد نگه میدارد.
بیش از یک دهه پیش، کاتالیزور Au/MgCuCr₂O₄ با بازده بالای ۹۵ درصد در دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد امید تازهای ایجاد کرد، اما استفاده از عناصر سمی و دمای بالا مانع گسترش صنعتی آن شد. اکنون پژوهش تازهای از مؤسسه شیمی فیزیک دالیان (DICP) وابسته به آکادمی علوم چین نشان میدهد که این چالش سرانجام پاسخ گرفته است، دانشمندان با طراحی مجموعهای از کاتالیزورهای مبتنی بر پروسکایت (Au/LaMnCuO₃) و تنظیم دقیق نسبت منگنز به مس، به فرمولی بهینه دست پیدا کردند، کاتالیزور Au/LaMn₀.₇₅Cu₀.₂₅O₃ توانست در دمای تنها ۲۲۵ درجه سانتیگراد به بازده ۹۵ درصدی استالدهید برسد و تا ۸۰ ساعت بدون افت عملکرد پایدار بماند؛ رکوردی که معیارهای قدیمی را پشت سر گذاشت.
راز این موفقیت در «همافزایی شیمیایی» میان نانوذرات طلا و ساختار پروسکایتی حاوی منگنز و مقدار کنترلشدهای مس نهفته است. شبیهسازیهای نظری و مدلسازیهای سینتیکی نشان دادند که حضور مس، سایتهای فعال بسیار مؤثری در نزدیکی طلا ایجاد میکند و موانع انرژی واکنش را کاهش میدهد. در عین حال، اگر مقدار مس بیش از حد باشد، پایداری شیمیایی آن افت میکند و عملکرد کاتالیزور کاهش پیدا میکند، اهمیت این دستاورد فراتر از یک رکورد آزمایشگاهی است. کاهش دمای عملیاتی به معنای مصرف انرژی کمتر، هزینه پایینتر و ردپای کربنی کوچکتر است، اگر این فناوری به مقیاس صنعتی برسد، میتواند الگویی تازه برای تولید مواد شیمیایی پایه از منابع تجدیدپذیر ارائه دهد و جایگاه طلا را از فلزی گرانبها به بازیگری کلیدی در شیمی سبز تثبیت کند.
نظر شما