В сотрудничестве с университетами Дарема и Лидса команда Aston разработала новый масштабируемый процесс «снизу вверх», используя недорогие химические ингредиенты, для создания трехмерных пористых архитектур из кремнезема – со сложностью, сопоставимой с характерной для природы. Профессор Адам Ли, ведущий автор работы, которая была опубликована на этой неделе (16 ноября) как Letter в Nature Materials, одном из ведущих мировых научных журналов, объяснил, что новый метод можно легко адаптировать для преобразования существующего производства катализаторов.
Катализаторы – это вещества, которые ускоряют химические реакции и могут направлять атомы и молекулы по определенным путям для образования желаемых продуктов. Катализ – это основная область науки и техники, и сектор промышленного катализа вносит свой вклад в ?50 миллиардов долларов ежегодно в экономику Великобритании, оказывая влияние почти на все аспекты повседневной жизни, от производства топлива до пластмасс, красок и лекарств.
Во многих коммерческих процессах малоценные химические строительные блоки превращаются в дорогостоящие продукты, такие как фармацевтические препараты, посредством серии каталитических реакций, называемых каскадом.
Каждая реакция обычно выполняется независимо, что затрудняет контроль последовательности реакций, а также увеличивает экономические и трудовые затраты, а также количество образующихся отходов для получения желаемого химического продукта.
В своем письме команда Aston демонстрирует способность контролировать расположение металлических наночастиц в этих трехмерных архитектурах с точностью до атомного масштаба.
Такой контроль необходим для облегчения энергоэффективных химических реакций, имеющих отношение к изменению климата, энергетической безопасности и устойчивости, а также открывает новые возможности для разработки биомедицинских датчиков и телекоммуникационных устройств следующего поколения. Например, помещая два каталитических металла, палладий и платину, в разные места в пределах их кремнеземной структуры, требуется меньше этих дорогих драгоценных металлов для преобразования природных ненасыщенных спиртов в ценные ароматизирующие и ароматизирующие компоненты. Этот новый биметаллический катализатор работает в мягких условиях, сокращая выбросы CO2 и сводя к минимуму использование опасных реагентов.
Профессор Ли, заведующий кафедрой устойчивой химии в Европейском научно-исследовательском институте биоэнергетики (EBRI), сказал: «Мы надеемся, что это исследование окажет широкое и длительное влияние на то, как пористые материалы синтезируются и применяются в различных отраслях промышленности. В частности, наша новая стратегия может революционизировать способ конструирования гетерогенных катализаторов, таких как те, что используются в современных автомобильных каталитических нейтрализаторах, предлагая огромные потенциальные преимущества с точки зрения затрат на химическое производство, а также приложений для защиты окружающей среды и здоровья."