Химики создали «безошибочные» осциллирующие катализаторы

Ardagh et al./Catalysis Center for Energy Innovation

Команда американских исследователей создала технологию осциллирующего катализатора, который может ускорять определенные химические реакции без побочных процессов или ошибок. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Chemical Science.

Во многих химических процессах сегодня используются катализаторы. Они ускоряют химические реакции, снижая энергию их активации. Химическая реакция, происходящая на поверхности катализатора, такого как металл, ускоряется быстрее, чем нежелательные побочные процессы. Если целевая реакция протекает намного быстрее, чем любая другая побочная, то катализатор хорошо подходит для синтеза наиболее ценных продуктов. Но иногда даже незначительная примесь побочных продуктов может существенно загрязнить конечное соединение. К тому же не во всех реакциях побочные процессы протекают значительно медленнее основных — иногда они даже сравнимы с ними по скорости.

Чтобы решить эти проблемы, ученые из Миннесотского и Делавэрского университетов, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Массачусетского университета в Амхерсте разработали новый класс катализаторов, которые значительно ускоряют целевые химические реакции с помощью колебаний. Когда частота и амплитуда воздействующей волны совпадают с характеристиками целевой реакции, то она становится в тысячи раз быстрее всех побочных процессов.

«Все химические реакции имеют собственные частоты, как струны на пианино или гитаре, — рассказывает ведущий автор исследования и профессор кафедры химической инженерии и материаловедения в Миннесотском университете Пол Дауенхауэр. — Когда мы находим эту правильную частоту нужной реакции, то катализатор становится почти совершенным — расточительные побочные процессы практически полностью прекращаются».

Открытие имеет особое значение для производства ключевых химических веществ в энергетике, материаловедении, пищевой и медицинской промышленности. Наиболее важные химические вещества производятся в огромных промышленных масштабах, так что даже хорошо развитые катализаторы образуют некоторые побочные продукты, создавая тысячи тонн отходов в год. Теперь исследователи знают, как справиться с этим.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.