نقشهبرداری از موقعیت اتمهای آلومینیوم در زئولیت
کاربرد: صنایع تصفیه پتروشیمی، کاتالیز محیطزیستی و سنتز مواد شیمیایی دقیق
پژوهشگران دانشگاه پلیتکنیک هنگکنگ اخیراً موفق به کشف محل دقیق اتمهای آلومینیوم در ساختار شبکه بلوری زئولیت شدند. زئولیتها مواد بلوری هستند که بهطور گستردهای در صنعت پتروشیمی بهعنوان کاتالیزور در تولیدات شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرند. اتمهای آلومینیوم منبع اصلی نقاط فعال در ساختار آنها به شمار میروند. این تیم تحقیقاتی معتقد است کشف جدید آنها میتواند طراحی کاتالیزورهای مؤثرتر را تسهیل کند. زئولیتها به دلیل ساختار بسیار متخلخل، سطح ویژه بالا و قابلیت تنظیم pH، نقش حیاتی در صنایع تصفیه پتروشیمی، کاتالیز محیطزیستی و سنتز مواد شیمیایی دقیق دارند.
توزیع اتمهای آلومینیوم در ساختار بلوری زئولیت، بر هندسه جذب مولکولی، فعالیت کاتالیزوری، و گزینشپذیری نسبت به شکل و اندازه مولکولها اثرگذار است. اما مکانیابی دقیق این اتمها و درک نقش آنها در رفتار کاتالیزوری زئولیتها، برای چندین دهه با چالش روبهرو بوده است.
در این مطالعه، پژوهشگران بر زئولیتهای H-ZSM-5 (هم سنتزشده در آزمایشگاه و هم نوع تجاری) تمرکز کردند تا فاصله بین تحقیقات پایه و کاربردهای صنعتی را پر کنند و آن را برای فرآیندهای کاتالیزوری پیشرفته بهینهسازی کنند. تیم تحقیقاتی با رویکردی نوآورانه، روشهای پراش اشعه ایکس (که در تصویر آمده است)، رزونانس مغناطیسی هستهای و جذب مولکولی را ترکیب کرد. این روش ترکیبی موفق شد برهمکنش مولکولها با نقاط فعال اتمهای آلومینیوم را آشکار کند و به موفقیتی بزرگ در مکانیابی اتمهای منفرد و زوجهای آلومینیوم در زئولیت H-ZSM-5 تجاری دست یابد.
