Высокаэфектыўны каталізатар, які ператварае газ прапан у больш цяжкія вуглевадароды, быў распрацаваны Універсітэтам навукі і тэхналогій караля Саудаўскай Аравіі Абдалы.(KAUST) даследчыкаў.Гэта значна паскарае хімічную рэакцыю, вядомую як метатэзіс алканаў, які можна выкарыстоўваць для вытворчасці вадкага паліва.

Каталізатар перагрупоўвае прапан, які змяшчае тры атамы вугляроду, у іншыя малекулы, такія як бутан (з чатырма вугляродамі), пентан (з пяццю вугляродамі) і этан (з двума вугляродамі).«Наша мэта складаецца ў тым, каб пераўтварыць алканы з нізкай малекулярнай масай у каштоўныя алканы дызельнага паліва», - сказаў Маноджа Самантарай з Цэнтра каталізу KAUST.

У аснове каталізатара ляжаць злучэнні двух металаў, тытана і вальфраму, якія замацоўваюцца на паверхні кремнезема праз атамы кіслароду.Стратэгія, якая выкарыстоўвалася, была каталізацыяй.Папярэднія даследаванні паказалі, што монаметалічныя каталізатары выконваюць дзве функцыі: ператварэнне алканаў у алефіны, а затым метатэзіс алефінаў.Тытан быў абраны з-за яго здольнасці актываваць CH-сувязь парафінаў для пераўтварэння іх у алефіны, а вальфрам быў абраны з-за яго высокай актыўнасці для метатэзісу алефінаў.

Каб стварыць каталізатар, каманда нагрэла дыяксід крэмнія, каб выдаліць як мага больш вады, а затым дадала гексаметилвальфрам і тетранеопентилтытан, утвараючы светла-жоўты парашок.Даследчыкі вывучылі каталізатар з дапамогай спектраскапіі ядзернага магнітнага рэзанансу (ЯМР), каб паказаць, што атамы вальфраму і тытана ляжаць вельмі блізка адзін да аднаго на паверхні дыяксіду крэмнія, магчыма, на адлегласці ≈0,5 нанаметра.

Даследчыкі на чале з дырэктарам цэнтра Жанам-Мары Басэт выпрабавалі каталізатар, награваючы яго да 150°C з прапанам на працягу трох дзён.Пасля аптымізацыі ўмоў рэакцыі - напрыклад, дазволіўшы прапану бесперапынна цячы па каталізатары - яны выявілі, што асноўнымі прадуктамі рэакцыі з'яўляюцца этан і бутан і што кожная пара атамаў вальфраму і тытана можа каталізаваць у сярэднім 10 000 цыклаў перад страчваюць сваю актыўнасць.Гэты «лік абароту» з'яўляецца самым высокім, калі-небудзь зарэгістраваным для рэакцыі метатэзісу прапану.

Гэты поспех каталізу па задуме, мяркуюць даследчыкі, звязаны з чаканым сумесным эфектам паміж двума металамі.Спачатку атам тытана выдаляе атамы вадароду з прапана, утвараючы прапен, а затым суседні атам вальфраму разрывае прапен па яго падвойнай сувязі вуглярод-вуглярод, ствараючы фрагменты, якія могуць рэкамбінаваць у іншыя вуглевадароды.Даследчыкі таксама выявілі, што каталітычныя парашкі, якія змяшчаюць толькі вальфрам або тытан, працуюць вельмі дрэнна;нават калі гэтыя два парашкі былі фізічна змяшаныя разам, іх характарыстыкі не адпавядалі сумесным каталізатарам.

Каманда спадзяецца распрацаваць яшчэ лепшы каталізатар з больш высокім лікам абароту і больш доўгім тэрмінам службы.«Мы лічым, што ў найбліжэйшай будучыні прамысловасць можа прыняць наш падыход для вытворчасці дызельных алканаў і ў больш агульным плане каталізу па распрацоўцы», — сказаў Самантарэй.