تبلیغات
برترین وبلاگ شیمی ایران - افزایش فعالیت نانوکاتالیست‌ها توسط آب
دوشنبه 26 دی 1384

افزایش فعالیت نانوکاتالیست‌ها توسط آب

   نوشته شده توسط: مندلیف    نوع مطلب :نانو ،

محققین انستیتو فناوری جورجیا نشان دادند، آب كه معمولاً به عنوان یك بازدارندة واكنش‌های كاتالیزی عمل می‌كند، می‌تواند گاهی سبب پیشرفت آنها شود. این یافته‌ها می‌تواند با كم كردن فشار و دیگر محدودیت‌های شرایط واكنش، به توسعه روش‌های كم هزینه‌تر برای واكنش‌های كاتالیستی مهم صنعت منجر شوند.
معمولاً در بیشتر واكنش‌های كاتالیستی آب می‌تواند واكنش را متوقف كرده و كاتالیست را از بین ببرد و در نتیجه برای حذف آب از محیط واکنش باید هزینه‌های زیادی متحمل شد. بسیار از واكنش‌های كاتالیستی در دماهای بالا كه باعث تبخیر آب می‌شود، اتفاق می‌افتند، ولی با کاهش دمای واكنش، وجود رطوبت می‌تواند اثرات نامطلوبی داشته باشد. همیشه امید داریم كه با افزایش دمای واكنش، آب جذب شده آزاد شود ولی گاهی چنین اتفاقی نمی‌افتد. گاهی اوقات جذب آب منجر به یك تغییر برگشت‌ناپذیر نظیر اكسید شدن و غیرفعال شدن كاتالیست می‌شود.
در اواخر دهة 1980 ماساتاكه هاروتا دانشمند ژاپنی كشف كرد كه ذرات كوچك طلا (كه به صورت عمده بی‌اثرند ولی به عنوان كاتالیست به کار می‌روند) از لحاظ شیمیایی بسیار واكنش‌پذیرند. وی همچنین دریافت كه آب می‌تواند فعالیت این ذرات را افزایش دهد.
در اواخر دهه 1990 گروه لیدمن از روش‌های محاسبة مكانیك كوانتومی پیشرفته برای بررسی این كه چرا و چگونه نانوخوشه‌های طلا در حالت خشك به عنوان كاتالیست عمل می‌كنند، استفاده كردند. این كار منجر به فرضیه‌ای شد كه به طور تجربی به وسیلة گروه آلویچ هینر ثابت شد.
در سال گذشته دو گروه به طور مشترك مقاله‌ای در مجلة Science به چاپ رساندند که در آن مقاله، به صورت تئوری و تجربی نقش تقویت‌كنندگی نانوخوشه هشت اتمی طلا را هنگامی كه به مكان‌های خالی از اكسیژن روی سطح منیزیم متصل می‌شدند، شرح داده‌شد. در مقالة اخیر در مجلة physical Review Letter، گروه انستیتو جورجیا، فرضیه‌ای تئوری مطرح كردند، كه یك مولكول منفرد آب می‌تواند به صورت یك كاتالیست سبب پیشرفت واكنش تبدیل منوكسیدكربن به دی‌اكسید كربن در دمای پایین شود. با استفاده از شبیه‌سازی كامپیوتری معلوم شد كه مولكول آب چه در حضور سابستریت منیزیم و چه در غیاب آن، اتصال مولكول اكسیژن را به نانوخوشة هشت اتمی طلا تسریع می‌كند. مولكول آب به عنوان كاتالیست واكنش اكسید شدن منوكسیدكربن را فعال می‌كند.
در مطالعات قبلی بر روی نانوخوشة طلا نقایص موجود در سطح پایه كاتالیست (منیزیم) به كمی بار منفی نیاز داشتند، ولی در این مطالعه حضور مولكول آب این نیاز را برطرف می‌كند.
نتایج این تحقیق در شمارة 6 سپتامبر 2005 مجلة physical Review Letter به چاپ رسیده است.