Тонко распределенный
Метанол является не только важным сырьем для химической промышленности, но и все больше привлекает внимание как источник энергии для топливных элементов. Неудивительно, что ведутся активные поиски улучшенных катализаторов синтеза метанола. В промышленности метанол в основном производится из синтез-газа, смеси двуокиси углерода, монооксида углерода и водорода, путем взаимодействия с катализаторами из оксида меди / цинка. Взаимодействия между металлической медью и оксидом цинка, выступающим в роли носителя, по-видимому, играют решающую роль в их каталитической эффективности.
Поэтому команда под руководством Роланда Фишера из Бохумского университета искала способ максимизировать межфазный контакт между медью и оксидом цинка. Так им пришла в голову идея использовать пористые силикатные материалы в качестве носителя для своих каталитических систем. Они обладают очень высокой удельной поверхностью и точно регулируемой наноскопической структурой пор и уже много раз зарекомендовали себя в качестве превосходных материалов-носителей.
Вместо того, чтобы наносить каталитически активные вещества - медь и оксид цинка - на носитель с помощью традиционных методов пропитки, исследователи в Бохуме теперь полагаются на так называемое металлоорганическое осаждение из паровой фазы: сначала они испаряли кислородсодержащее медноорганическое соединение. в вакууме. Пар прочно адсорбировался на силикатном носителе. Затем таким же образом химики испарили диэтилцинк и осторожно нагрели материал.
На молекулярном уровне происходит следующее: атомы цинка занимают место атомов меди, которые, в свою очередь, осаждаются в виде металлической меди. При нагревании все органические соединения сгорают, оставляя цинк в виде оксида цинка. Особенность: как медь, так и оксид цинка распределены чрезвычайно тонко, поэтому они могут вступать в особенно тесный контакт друг с другом.
Используя все протестированные силикаты, исследователи получили каталитические материалы, которые, по крайней мере, не уступают классическим катализаторам на основе оксида меди/цинка. «Каталитическая активность одного из образцов на удивление даже превосходит классику», - говорит Фишер. «Причина в особой трехмерной структуре пор этого силикатного носителя, которая обеспечивает особенно эффективную диффузию проникших паров». © Angewandte Chemie