پرونده چگونگی ایجاد مزوپورها توسط میسل های سورفکتانت در زئولیت ها بسته شد | پژوهش

برای سال‌ها، محققان زئولیت در مورد چگونگی ایجاد مزوپورها در زئولیت‌ها که کاتالیزورهای کلیدی در پالایش نفت هستند، بحث می‌کردند. اکنون، یک مطالعه جدید این بحث را حل می کند. طیف‌سنجی رامان نشان می‌دهد که سورفکتانت‌ها میسل‌هایی را در داخل زئولیت تشکیل می‌دهند و مزوپورها را از درون قالب می‌کنند.

خاویر گارسیا مارتینز، از دانشگاه آلیکانته، اسپانیا، که این کار را رهبری می کند، توضیح می دهد: “برخی از نویسندگان پیشنهاد کردند که تشکیل مزوپورها شامل انحلال زئولیت برای تولید یک فاز بی شکل اضافی است.” با این حال، این پیشنهاد برخی از ویژگی‌های زئولیت‌ها مانند پایداری و عملکرد کاتالیزوری برتر را توضیح نداد. ما پیشنهاد می‌کنیم که مولکول‌های سورفکتانت جداگانه به کریستال‌های زئولیت نفوذ کنند و وقتی غلظت به اندازه کافی بالا باشد، میسل‌ها تشکیل می‌شوند. [and] او اضافه می کند که مزوپورها را ایجاد کنید.

با این حال، محققان تنها شواهد غیرمستقیم برای ادعاهای خود داشتند. اینها شامل اندازه گیری انتشار گاز و تخلخل، و همچنین مشاهده مزوپورها با استفاده از تکنیک های میکروسکوپی پیشرفته بود. هیچ یک از این آزمایشات [showed] گارسیا مارتینز اظهار می کند که تشکیل میسل ها، اما.

برای دستیابی به این هدف، آنها با متخصص رامان، مارتن روفرز در KU Leuven، بلژیک، که اوج‌های امضای پیوندهای کربن-هیدروژن را تجزیه و تحلیل کرد، همکاری کردند. این سیگنال‌ها با مولکول‌های سورفکتانت مطابقت دارند و نفوذ آن‌ها به کریستال‌های زئولیت را آشکار می‌کنند. گارسیا مارتینز توضیح می‌دهد که «نسبت‌های سیگنال معینی اطلاعاتی در مورد قطبیت ارائه می‌دهند». آزمایش‌ها نشان می‌دهند که چگونه قطبیت به شدت کاهش می‌یابد – در نتیجه تشکیل میسل‌ها در سرتاسر زئولیت.

Bert Weckhuysen، کارشناس کاتالیزور ناهمگن در دانشگاه اوترخت هلند، توضیح می‌دهد: «پیروی از باندهای مختلف در رامان، ایجاد تصاویر سه‌بعدی از فرآیند را با وضوح بی‌سابقه‌ای را امکان‌پذیر می‌سازد». او می افزاید: «این یک مطالعه بسیار ظریف است. این به وضوح این را نشان می دهد [surfactant] میسل ها مزوپورها را تشکیل می دهند.

جفری ریمر، از دانشگاه هیوستون، ایالات متحده، متخصص در مواد متخلخل برای کاتالیز، می‌گوید: «این مقاله سرانجام بسته می‌شود. او توضیح می‌دهد: «برخی افراد در بدبینی مشترک بودند، زیرا شکل‌گیری میسل‌ها غیرمعمول به نظر می‌رسد. با این حال، روند کلی از نظر انرژی مطلوب است. این تعجب آور است، اما انرژی تثبیت [of micelle formation] شکستن پیوندهای کووالانسی در زئولیت را جبران می کند.

محققان برای انجام آزمایشات خود، بلورهای بزرگ زئولیت خود را سنتز کردند. Weckhuysen توضیح می دهد که آنها روش خود را روی نمونه های زئولیت تجاری نیز آزمایش کردند و نشان دادند که فرآیند تشکیل میسل جهانی است. ریمر با اهمیت بسترسازی سورفکتانت در نوآوری صنعتی موافق است. او با اشاره به استارت‌آپ 80 میلیون دلاری (59 میلیون پوندی) که توسط گارسیا مارتینز تأسیس شد، می‌گوید: «این یک کشف برجسته برای زئولیت‌ها بود… با تأثیر واقعی در این زمینه».

تاکنون، طیف‌سنجی رامان تنها تصاویر ثابتی از کریستال زئولیت قبل و بعد از تشکیل میسل ارائه کرده است. Weckhuysen می گوید: «از آنجایی که آب یک پراکنده ضعیف رامان است، به طور بالقوه می توانید ویدیوی «زنده» کامل را دریافت کنید. با این وجود، گارسیا مارتینز آخرین شواهد آنها را به اندازه کافی قوی می داند. او می‌گوید: «میسل‌ها مزوپورها را تشکیل می‌دهند، کیس بسته است».