ساخت زئولیت نانوحفره ای ویژه برای تولید کاتالیست های نفتی
محققان یک زئولیت آلومینوسیلیکات پیشگامانه به نام ZMQ۱ ساخته اند که حاوی کانال های متقاطع متمایز با ابعاد میکرو و نانومتری است. این نوآوری برای بهبود قابل توجه فرآیندهای کاتالیزوری در صنعت پتروشیمی مناسب است.
ZMQ۱، یک زئولیت آلومینوسیلیکات جدید با کانال های میکرو و نانومتخلخل به هم پیوسته است که محدودیت های زئولیت های رایج را با افزایش پایداری و کارایی کاتالیزوری برطرف می کند.
نتایج این مطالعه در نشریه Nature منتشر شده است. در این مقاله محققان ZMQ۱ را به عنوان اولین زئولیت آلومینوسیلیکات دارای مزوپورهای ۲۸ حلقه ای ذاتی به هم پیوسته معرفی کردند. این پروژه به چالش های طولانی مدت در طراحی زئولیت، از جمله محدودیت در اندازه منافذ، پایداری و کارایی کاتالیزوری پرداخته است.
زئولیت ها مواد کریستالی هستند که به دلیل کاربردهایشان در تبادل یونی، جذب مواد و ساخت کاتالیست شهرت دارند. با این حال، ساختار میکرو متخلخل آنها استفاده از آنها را در پردازش مولکول های بزرگتر محدود می کند. محققان این محدودیت را با ایجاد یک زئولیت با حفره هایی بزرگتر از ۲۰ آنگستروم برطرف کردند، در حالی که زئولت از ثبات و اسیدیته مناسبی برخوردار است.
تلاش های قبلی برای ایجاد زئولیت های مزو متخلخل با چالش هایی مانند ناپایداری ساختاری و کاهش اسیدیته مواجه بود که آنها را برای کاربردهای صنعتی نامناسب می کرد. با این حال، ZMQ۱ جدید توسعه یافته پتانسیل برای رسیدگی به این مسائل را نشان داده است.
محققان از یک عامل هدایت کننده ساختار آلی مبتنی بر فسفونیوم (OSDA) استفاده کردند که در شکل گیری چارچوب این ماده نانوحفره ای مؤثر بود. در مقایسه با OSDA های سنتی مبتنی بر آمونیوم، این OSDA مبتنی بر فسفونیوم دارای بار مثبت قوی تر و پایداری بیشتر است که سنتز ساختارهای مزوپور پایدار را ممکن می کند. تبلور ZMQ۱ از طریق سنتز هیدروترمال با نسبت های قابل تنظیم سیلیکون به آلومینیوم (Si/Al) به دست آمد که امکان سفارشی سازی در کاربردهای خاص را فراهم می کرد.
پروفسور پنگ لو از مؤسسه بیوانرژی و فناوری فرآیندهای زیستی چینگدائو (QIBEBT) آکادمی علوم چین گفت: ZMQ۱ اولین زئولیت آلومینوسیلیکات با سیستم کانالی ذاتی مزومیکرو متخلخل است. برخلاف مواد مزوپور گزارش شده قبلی که اغلب پس از حذف قالب های آلی فاقد ثبات ساختاری بودند، کانال های ۲۸ حلقه ای به هم پیوسته در ZMQ۱ پیشرفت قابل توجهی در طراحی زئولیت نشان می دهند.
به نقل از ستاد نانو، این محصول نفوذ مولکول های بزرگ و کوچک را امکان پذیر می کند و محدودیت های نفوذ در زئولیت های رایج را برطرف می کند. در نتیجه، ZMQ۱ به ویژه برای فرآیندهای کاتالیزوری نفت سنگین مؤثر است. نتایج بررسی ها علمکرد مثبت این ساختار در فرآوری و پالایش نفت را نشان می دهد.
