محققان چینی ساختار اتمی پنهانی را کشف کردند که کلید باز کردن پتانسیل متان است

محققان چینی ساختار اتمی پنهانی را کشف کردند که کلید باز کردن پتانسیل متان است

دانشمندان دریافتند که یک ساختار اتمی کوچک که در طول تبدیل متان بر روی اکسید نیکل تشکیل می‌شود، از نیکل فلزی که مدت‌ها تصور می‌شد واکنش را پیش می‌برد، موثرتر است. این کشف به یک کاتالیزور کم نیکل اجازه داد تا با کاتالیزوری که 10 برابر فلز بیشتری دارد، رقابت کند و به طور بالقوه راه را برای کاتالیزورهای صنعتی ارزان‌تر و کارآمدتر باز کند.

متان یک جزء اصلی گاز طبیعی است و به طور گسترده به عنوان یک منبع انرژی استفاده می‌شود. با این حال، تبدیل متان به مواد شیمیایی با ارزش بالاتر، مانند متانول و اتیلن، یک فرآیند چالش برانگیز است که نیاز به کاتالیزورهای کارآمد دارد.

در حال حاضر، کاتالیزورهای مبتنی بر نیکل به طور گسترده‌ای برای تبدیل متان استفاده می‌شوند. تصور می‌شد که نیکل فلزی جزء فعال در این کاتالیزورها است. با این حال، محققان در دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) دریافته‌اند که یک ساختار اتمی کوچک که در طول تبدیل متان بر روی اکسید نیکل تشکیل می‌شود، در واقع مسئول فعالیت کاتالیزوری است.

این ساختار اتمی، که NiO-supported single atom catalyst (SAC) نامیده می‌شود، از اتم‌های نیکل تشکیل شده است که به صورت منفرد بر روی سطح اکسید نیکل پراکنده شده‌اند. محققان دریافتند که SAC بسیار فعال‌تر از نیکل فلزی است و می‌تواند متان را با کارایی بالاتری تبدیل کند.

آنها همچنین دریافتند که SAC می‌تواند با استفاده از مقدار کمتری نیکل ساخته شود. یک کاتالیزور SAC که حاوی 1 درصد نیکل است، می‌تواند به اندازه یک کاتالیزور نیکل سنتی که حاوی 10 درصد نیکل است، موثر باشد.

این کشف پیامدهای مهمی برای توسعه کاتالیزورهای جدید برای تبدیل متان دارد. کاتالیزورهای SAC می‌توانند ارزان‌تر، کارآمدتر و پایدارتر از کاتالیزورهای نیکل سنتی باشند.

محققان در حال حاضر در حال بررسی استفاده از SAC برای سایر واکنش‌های کاتالیزوری هستند.