Imagem esquemática mostrando SiO 2 @V 2 O 5 @Al 2 O 3 nanoestruturas core @ shell. Crédito:UNIST
O principal componente do gás natural, metano, é em si um potente gás de efeito estufa. Um estudo recente, afiliado ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan da Coréia do Sul (UNIST), revelou um catalisador de alto desempenho para a conversão de metano em formaldeído.
Esta descoberta foi liderada pelo Professor Kwang-jin Ahn e sua equipe na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST em colaboração com o Professor Ja Hun Kwak (Escola de Energia e Engenharia Química, UNIST), Professor Eun Duck Park da Universidade de Ajou, e o professor Yoon Seok Jung da Hanyang University.
Nesse trabalho, a equipe apresentou um excelente 'catalisador de metano oxidase' consistindo de nanomateriais. Este material possui uma estrutura estável e alta reatividade em altas temperaturas, aumentando a eficiência de conversão de metano em formaldeído mais de duas vezes mais do que antes.
Metano, como o petróleo, podem ser convertidos em recursos úteis por meio de reações químicas. O principal ingrediente do gás de xisto, que está atraindo atenção nos Estados Unidos nos últimos anos, é metano, e a tecnologia para fazer recursos de alto valor agregado com esse material também é reconhecida como importante. O problema é que a estrutura química do metano é tão estável que não reage facilmente a outras substâncias. Até aqui, o metano tem sido usado principalmente como combustível para aquecimento e transporte.
Uma alta temperatura acima de 600 ° C é necessária para efetuar uma reação que altera a estrutura química do metano. Portanto, é necessário um catalisador com uma estrutura estável e que mantenha a reatividade neste ambiente. Anteriormente, óxido de vanádio (V 2 O 2 ) e óxido de molibdênio (MoO 3 ) eram conhecidos por serem os melhores catalisadores. Quando esses catalisadores foram usados, a conversão de formaldeído do metano foi inferior a 10 por cento.
Preparação esquemática de SiO 2 @V 2 O 5 @Al 2 O 3 nanoestruturas core @ shell. Copyright:UNIST
O professor Ahn fez um catalisador que poderia converter metano em formaldeído usando nanomateriais. O formaldeído é um recurso útil amplamente utilizado como matéria-prima para bactericidas, conservantes, polímeros funcionais e semelhantes.
O catalisador tem uma estrutura de núcleo-casca que consiste em nanopartículas de óxido de vanádio rodeadas por uma fina película de alumínio, com o invólucro de alumínio envolvendo as partículas de óxido de vanádio. O invólucro protege o grão e mantém o catalisador estável e mantém a estabilidade e reatividade mesmo em altas temperaturas.
Na verdade, quando a reação catalítica foi testada com este material, As nanopartículas de óxido de vanádio sem cascas de alumínio tiveram uma perda estrutural a 600 ° C. e perda de atividade catalítica. Contudo, nanopartículas feitas de estruturas núcleo-casca permaneceram estáveis mesmo em altas temperaturas. Como resultado, a eficiência de conversão de metano em formaldeído aumentou em mais de 22%. Ele transformou o metano em um recurso útil com mais de duas vezes a eficiência.
"As nanopartículas de óxido de vanádio catalíticas são rodeadas por uma fina película de alumínio, que efetivamente evita a aglomeração e deformação estrutural das partículas internas, "diz Euiseob Yang, do Departamento de Engenharia Química da UNIST, participou como o primeiro autor deste estudo." Por meio da nova estrutura de cobertura da camada atômica com nanopartículas, estabilidade térmica e reatividade ao mesmo tempo. "
Esta pesquisa é particularmente notável em termos de melhoria no campo do catalisador, que não fez grandes progressos em 30 anos. A tecnologia catalítica para produzir formaldeído em metano não avançou muito desde que foi patenteada nos Estados Unidos em 1987.
"A tecnologia de catalisador de alta eficiência foi desenvolvida além dos limites da tecnologia que permaneceu como uma tecnologia de longa duração, "diz o professor Ahn." O valor é alto como uma tecnologia de energia de próxima geração que utiliza recursos naturais abundantes. "
Ele adiciona, “Planejamos expandir a tecnologia de fabricação de catalisadores e o processo de processo de catalisadores para que possamos expandir nossas conquistas em nível de laboratório industrialmente. A tecnologia de catalisadores tem um efeito considerável na indústria química e contribui para a indústria química nacional. tecnologia que pode fazer isso. "
