El componente principal del petróleo y el gas natural son los hidrocarburos y sus mezclas, y son indispensables como recursos que apoyan la infraestructura moderna como materia prima para la industria petroquímica. Una técnica que se ha utilizado convencionalmente para crear productos químicos beneficiosos a partir de los hidrocarburos fue utilizar unUna gran cantidad de peróxidos metálicos en solventes orgánicos peligrosos para oxidar compuestos de hidrocarburos. Para usar los recursos de manera efectiva y reducir el impacto ambiental, la oxidación catalítica limpia sin solventes que usan el oxígeno en el aire ha sido un tema de investigación popular en los últimos años.soportados en materiales de carbono porosos u óxidos metálicos son especialmente frecuentes, y se consideran catalizadores prometedores.
Los elementos vitales que determinan la reactividad de estos catalizadores heterogéneos son la forma, el tamaño y la composición metálica de las nanopartículas metálicas. Las partículas de un tamaño inferior a 2 nm han llamado especialmente la atención en el desarrollo de nuevos catalizadores de alto rendimiento, ya queSe descubrió que la reducción del diámetro de la partícula del catalizador no solo aumenta la relación del área superficial, sino que también cambia en gran medida el estado de los electrones en la superficie de los metales, cambiando en gran medida su reactividad. Sin embargo, el método de síntesis de nanopartículas metálicas de tal tamaño mientrascontrolando tanto su diámetro como su composición no se habían descubierto.
El grupo de investigación dirigido por Kimihisa Yamamoto del Instituto de Tecnología de Tokio desarrolló un método para sintetizar nanopartículas de aleación microscópica utilizando "dendrímeros" de moléculas ramificadas que ellos mismos desarrollaron en el Proyecto híbrido Atom Yamamoto en el programa ERATO, la Investigación Exploratoria para Tecnología Avanzada, investigaciónprograma de financiación apoyado por la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón JST. Las moléculas llamadas dendrímeros tienen una estructura de ramificación regular con un solo peso molecular definido aunque están clasificadas como macromoléculas. El grupo de investigación implementó muchos sitios de coordinación para formar iones metálicos y complejos.un dendrímero con sitios de coordinación como una plantilla para la nanopartícula, el grupo pudo sintetizar una nanopartícula con un número controlado de átomos.
Además, evaluaron la actividad de esta nanopartícula de aleación como catalizador de oxidación para hidrocarburos bajo presiones ordinarias cuando usaban oxígeno en el aire como agente oxidante, y descubrieron que su actividad era 24 veces mayor que la de los catalizadores disponibles comercialmente para la oxidación decompuestos orgánicos. También descubrieron que, al agregar una cantidad catalítica de hidroperóxido orgánico, este catalizador promueve la oxidación de hidrocarburos en aldehídos y cetonas a temperaturas y presiones normales. Además, al comparar los cambios en la actividad debido a los catalizadores de aleación de diferentes composiciones metálicasy al examinar la composición y otras características de los intermedios, cetonas e hidroperóxidos orgánicos, el grupo pudo observar el proceso de promoción de la reacción debido a la aleación del catalizador.
La transformación catalítica de hidrocarburos inactivos en sustancias con mayor valor agregado es una tecnología que ha llamado mucho la atención en los últimos tiempos. Se espera que el conocimiento obtenido de esta investigación se convierta en una guía de diseño para nuevos catalizadores de alto rendimiento. El método para sintetizar aleacionesLas nanopartículas desarrolladas en esta investigación pueden usarse en general y aplicarse a otros metales. Por esta razón, podría decirse que es la tecnología que descubre la reactividad de otras nanopartículas de aleación microscópica, cuyo rendimiento catalítico no se conocía.aumento de la actividad catalítica en la interfaz del cobre y otros metales nobles en las transformaciones oxidantes de otros compuestos orgánicos, no solo en la oxidación de hidrocarburos. Se anticipa la aplicación para materiales de alto rendimiento de próxima generación en campos tan diversos como la óptica, la electrónica,y energía.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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