Использование инновационного катализатора позволило достичь впечатляющего результата — 95% выхода ацетальдегида при относительно низкой температуре в 225 °C. Это достижение подчеркивает перспективы развития чистого и устойчивого подхода к промышленному синтезу ключевых химических соединений.
Ацетальдегид занимает ключевую позицию в современной химической промышленности. Традиционные методы его синтеза требуют значительных финансовых ресурсов и негативно сказываются на экологии. Более экологически безопасные методы зависят от катализаторов, которые имеют важное ограничение: рост их активности зачастую приводит к снижению селективности, что в свою очередь приводит к низкому выходу целевого продукта.
Научная группа под руководством профессоров Пэна Лю из Хуачжунского университета науки и технологии и Эмиля Дж. М. Хенсена из Эйндховенского технологического университета разработала метод повышения производительности и стабильности преобразования биоэтанола в ацетальдегид. Для этого они создали новую серию катализаторов Au/LaMnCuO₃ с варьируемым соотношением марганца и меди. Данное решение продемонстрировало лучшие результаты по сравнению с традиционным эталоном Au/MgCuCr₂O₄.
В рамках исследования специалисты применили носители-катализаторы на основе перовскита. Полученные с помощью методов золь-геля носители были покрыты золотыми наночастицами. Регулируя содержание марганца и меди, эксперты выделили наиболее подходящую формулу Au/LaMn₀.₇₅Cu₀.₂₅O₃, которая достигла выхода ацетальдегида в 95% при 225 °C и сохранила свою активность в течение 80 часов испытаний.
Исследователи внимательно изучили механизм работы нового катализатора, проведя подробное компьютерное моделирование с использованием методов теории функционала плотности и микрокинетики. Результаты расчетов показывают, что включение меди в перовскитовую матрицу создает высокореактивные участки вблизи золотых наночастиц, что способствует активизации реакций между кислородом и молекулами этанола.
Оптимальная композиция катализатора позволяет снизить энергозатраты на ключевые этапы химического превращения, обеспечивая более эффективный ход процесса. Таким образом, проведенные эксперименты и расчеты наглядно демонстрируют важность правильного выбора состава катализатора для достижения высоких показателей продуктивности и долговечности работы.
В то же время российские химики провели дегазацию углистого метеорита. Подробности об этом можно узнать в другом материале Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru