Een aan de Rice University ontwikkelde katalysator op basis van nanodeeltjes kan die tijger in je aquarium wat meer brullen geven.

Een nieuwe krant in de Tijdschrift van de American Chemical Society beschrijft een proces van Rice Professor Michael Wong en zijn collega's dat olieraffinaderijen zou moeten helpen het productieproces van benzine efficiënter en beter voor het milieu te maken.

In aanvulling, Wong zei, het zou benzine met een hoger octaangetal kunnen produceren en geld besparen voor een industrie waarin een cent hier en een cent daar miljoenen opleveren.

Wongs team bij Rice, in samenwerking met laboratoria van Lehigh University, het Centrum voor Onderzoek en Technologie Hellas en het DCG-partnerschap van Texas, meldde deze maand dat sub-nanometerclusters van wolfraamoxide bovenop zirkoniumoxide een zeer efficiënte katalysator zijn die rechte moleculen van n-pentaan omzet, een van de vele koolwaterstoffen in benzine, in beter brandend vertakt n-pentaan.

Hoewel de katalytische eigenschappen van wolfraamoxide al lang bekend zijn, er is nanotechnologie nodig om hun potentieel te maximaliseren, zei Wong, een Rice hoogleraar chemische en biomoleculaire engineering en scheikunde.

Na de eerste scheiding van ruwe olie in zijn basiscomponenten - inclusief benzine, kerosine, olie verhitten, smeermiddelen en andere producten -- raffinaderijen "kraken" (door verhitting) zwaardere bijproducten tot moleculen met minder koolstofatomen die ook tot benzine kunnen worden gemaakt. katalyse, een chemisch proces, raffineert deze koolwaterstoffen verder.

Dat is waar Wong's ontdekking van pas komt. Raffinaderijen streven ernaar om betere katalysatoren te maken, hij zei, hoewel "vergeleken met de academische wereld, industrie heeft niet veel gedaan op het gebied van nieuwe synthesetechnieken, nieuwe microscopie, nieuwe biologie, zelfs nieuwe natuurkunde. Maar dit zijn dingen die we begrijpen in de context van nanotechnologie.

"We hebben een manier om een ​​betere katalysator te maken die de brandstoffen die ze nu maken zal verbeteren. veel bestaande chemische processen zijn verspilling in termen van oplosmiddelen, voorlopers en energie. Het verbeteren van een katalysator kan het chemische proces ook milieuvriendelijker maken. Gooi die dingen weg, en ze winnen aan efficiëntie en besparen geld."

Wong en zijn team hebben jarenlang gewerkt aan het vinden van de juiste mix van actieve wolfraamoxide-nanodeeltjes en inert zirkonium. De sleutel is om nanodeeltjes op de zirconia-ondersteuningsstructuur te verspreiden met de juiste oppervlaktedekking. "Het is de Goudlokje-theorie - niet te veel, niet te weinig, maar precies goed, " zei hij. "We willen de hoeveelheid van deze nanodeeltjes op de drager maximaliseren zonder dat ze elkaar raken.

"Als we die goede plek raken, we zien een toename van ongeveer vijf keer in de efficiëntie van de katalysator. Maar dit was heel moeilijk om te doen."

Geen wonder. Het team moest de juiste chemie vinden, bij de juiste hoge temperatuur, om deeltjes van een miljardste meter breed te hechten aan korrels zirkoniumoxidepoeder. Met de juiste mix de deeltjes reageren met rechte n-pentaan moleculen, het herschikken van hun vijf koolstof- en 12 waterstofatomen in een proces dat isomerisatie wordt genoemd.

Nu de katalysatorformule bekend is, het maken van de katalysator moet eenvoudig zijn voor de industrie. "Omdat we geen heel nieuw proces ontwikkelen - slechts een onderdeel ervan - zouden raffinaderijen dit zonder veel verstoring in hun systemen moeten kunnen aansluiten, ' zei Wong.

Het maximaliseren van benzine is belangrijk omdat de wereld nieuwe energiebronnen ontwikkelt, hij zei. "Er wordt veel gesproken over biobrandstoffen als belangrijke bijdrage in de toekomst, maar we hebben een brug nodig om daar te komen. Onze ontdekking zou kunnen helpen door de huidige mogelijkheden voor brandstofproductie uit te breiden."