Door lood en calcium aan een industriële katalysator toe te voegen, verbetert het vermogen om de propyleenproductie bij zeer hoge temperaturen te ondersteunen drastisch. waardoor het stabiel en actief is voor een maand.

Wetenschappers van Hokkaido University hebben een katalysator ontworpen voor de productie van propyleen die zeer stabiel is, zelfs bij 600 graden C. Ze rapporteerden hun ontwerpconcept en bevindingen in het tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie .

Propyleen is een zeer gewenste grondstof en bouwsteen voor een grote verscheidenheid aan producten, ook in textiel, kunststof en elektronica. Oorspronkelijk, het werd geproduceerd als een bijproduct van het afbreken van verzadigde koolwaterstoffen in een proces dat stoomkraken wordt genoemd. Echter, dit proces levert niet langer de hoeveelheden die de industrie nodig heeft.

Recenter, de industrie maakt propyleen uit schaliegas. Schaliegas bevat een grote hoeveelheid methaan, en kleinere hoeveelheden ethaan en propaan. Propaan kan worden geproduceerd uit propaan door er twee waterstofatomen uit te verwijderen via een proces dat propaandehydrogenering wordt genoemd. Dit proces vereist zeer hoge temperaturen, rond 600 graden C. Platina wordt veel gebruikt als katalysator bij dehydrogenering van propaan, omdat het heel goed is in het breken van waterstofatomen van koolstof. Maar het wordt snel gedeactiveerd door nevenreacties die optreden bij hoge temperaturen.

Universitair hoofddocent Shinya Furukawa leidde een team van wetenschappers van het Institute for Catalysis van Hokkaido University om de momenteel beschikbare platinakatalysatoren te verbeteren. specifiek, ze werkten met een platinakatalysator die is gelegeerd met gallium, een van de vele inactieve metalen die kunnen helpen bij het verminderen van de ongewenste nevenreacties die de katalysator bij hoge temperaturen deactiveren door de platinaatomen van elkaar te scheiden. Echter, Gallium's scheiding van platina-atomen is niet volledig.

Furukawa en zijn collega's voegden loodatomen toe aan platina-gallium nanodeeltjes die op een siliciumoxidebasis waren geplaatst. De loodatomen bevestigden zich aan het oppervlak van de nanodeeltjes waar drie platina-atomen samen voorkwamen. Dit blokkeert de nevenreacties die optreden op de plaatsen van de geaggregeerde platina-atomen, enkele atomen achterlatend om het dehydrogeneringswerk te doen.

Het team verbeterde de katalysator verder door calciumionen af ​​te zetten op de basis van siliciumoxide. De calciumionen doneren elektronen aan de platina-gallium nanodeeltjes, verbetering van hun stabiliteit.

"Onze 'dubbel gedecoreerde' platina-galliumkatalysator had een significant superieure stabiliteit van één maand bij 600 graden C, vergeleken met andere gerapporteerde propaandehydrogeneringskatalysatoren, die binnen enkele dagen worden gedeactiveerd, ' zegt Furukawa.

De onderzoekers testten andere additieven en basen dan respectievelijk calciumionen en siliciumoxide, maar geen enkele had het superieure katalytische vermogen en de stabiliteit van de dubbel gedecoreerde platina-galliumkatalysator.

"Ons katalysatorontwerpconcept effent de weg voor het verbeteren van de katalytische prestaties van intermetallische stoffen bij dehydrogenering van verzadigde koolwaterstoffen, ' zegt Furukawa.