Визуелно на две варијации на катализаторот, со отстранет сегмент од обвивката за да се прикаже внатрешноста. Белата сфера ја претставува силициумската обвивка, дупките се порите. Светло зелените сфери ги претставуваат каталитичките места, оние од левата страна се многу помали од оние на десната страна. Подолгите црвени жици ги претставуваат полимерните синџири, а пократките жици се производи по катализата. Сите пократки жици се слични по големина, што ја претставува конзистентната селективност низ варијации на катализаторот. Дополнително, има повеќе помали синџири произведени од помалите места за катализатор бидејќи реакцијата се случува побрзо. Кредит: Сликата е обезбедена од Националната лабораторија Argonne, Министерството за енергетика на САД
Технологиите за надградба на пластиката се унапредуваат со неодамна развиен катализатор за разградување на пластиката. Тим научници предводени од научници од лабораторијата Ејмс го открија првиот процесивен неоргански катализатор во 2020 година да ја деконструира полиолефинската пластика во молекули што може да се користат за создавање повредни производи. Тимот сега разви и потврди стратегија за забрзување на трансформацијата без жртвување на посакуваните производи.
Катализаторот првично беше дизајниран од Венју Хуанг, научник во лабораторијата Ејмс. Се состои од честички од платина поддржани на цврсто силициумско јадро и опкружени со силика школка со униформни пори кои обезбедуваат пристап до каталитички места. Вкупната количина на потребна платина е прилично мала, што е важно поради високата цена на платината и ограниченото снабдување. За време на експериментите за деконструкција, долгите полимерни синџири се навојуваат во порите и контактираат со каталитичките места, а потоа синџирите се кршат на парчиња со помала големина кои повеќе не се пластичен материјал (видете ја сликата погоре за повеќе детали).
Според Арон Садоу, научник во лабораторијата Ејмс и директор на Институт за кооперативна надградба на пластика (iCOUP), тимот направи три варијации на катализаторот. Секоја варијација имаше јадра со идентична големина и порозни школки, но различни дијаметри на честички од платина, од 1.7 до 2.9 до 5.0 nm.
Истражувачите претпоставуваа дека разликите во големината на честичките од платина ќе влијаат на должината на синџирите на производите, така што големите платински честички ќе направат подолги синџири, а малите ќе направат пократки синџири. Сепак, тимот откри дека должината на синџирите на производи е со иста големина за сите три катализатори.
„Во литературата, селективноста за реакциите на расцепување на врската јаглерод-јаглерод обично варира во зависност од големината на наночестичките на платина. Со ставање платина на дното на порите, видовме нешто сосема уникатно“, вели Седоу.
Наместо тоа, брзината со која синџирите се кршеа на помали молекули беше различна за трите катализатори. Поголемите честички на платина реагираа со долгиот полимер синџир побавно, додека помалите реагираа побрзо. Оваа зголемена стапка може да резултира од повисокиот процент на рабови и аголни платински места на површините на помалите наночестички. Овие места се поактивни во расцепувањето на полимерниот синџир отколку платината лоцирана во лицата на честичките.
Според Садоу, резултатите се важни бидејќи покажуваат дека активноста може да се прилагоди независно од селективноста во овие реакции. „Сега, ние сме убедени дека можеме да направиме поактивен катализатор што ќе го џвака полимерот уште побрзо, притоа користејќи ги структурните параметри на катализаторот за бирање во специфични должини на синџирот на производи“, рече тој.
Хуанг објасни дека овој тип на поголема молекула реактивност кај порозните катализатори воопшто не се широко проучени. Значи, истражувањето е важно за разбирање на фундаменталната наука, како и за тоа како функционира за зголемување на пластиката.
„Навистина треба дополнително да го разбереме системот бидејќи сè уште учиме нови работи секој ден. Истражуваме други параметри што можеме да ги прилагодиме за дополнително да ја зголемиме стапката на производство и да ја промениме дистрибуцијата на производите“, рече Хуанг. „Значи, има многу нови работи во нашата листа кои чекаат да откриеме“.
Референца: „Наночестички контролирани со големина вградени во мезопорозна архитектура што води до ефикасна и селективна хидрогенолиза на полиолефини“ од Џун Ву, Акаланка Тенакун, Рајан Јаперт, Михаела Есвелд, Магали С. Ферандон, Рајан А. Хејден, Масимилијано Делферо, Барон Питерс, Арон Д. Садоу и Венју Хуанг, 23 февруари 2022 година, Весник на Американското хемиско здружение.
DOI: 10.1021/jacs.1c11694
Истражувањето беше спроведено од Институтот за кооперативна надградба на пластика (iCOUP), предводен од лабораторијата Ејмс. iCOUP е Истражувачки центар за енергетска граница составен од научници од лабораторијата Ејмс, Националната лабораторија Аргон, УЗ Санта Барбара, Универзитетот во Јужна Каролина, Универзитетот Корнел, Соединетите Американски Држави, и Универзитетот во Илиноис Урбана-Шампејн.
