Platinyum gibi değerli elementler kimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak iyi iş çıkartmaktadır fakat bunun için çok fazla miktarda metal gerekmekte ve dolayısıyla maliyet artmaktadır. Buna istinaden araştırmacılar, yeni nano seviyenin altında bilgisayarlı modelleme sistemi yardımıyla altın kullanarak daha etkili ve ekonomik katalizörler tasarlayabilecektir. Bu yeni bilgisayar simülasyonları sayesinde nanoölçekte katalizörlerin nasıl şekilde çalıştığı daha iyi keşfedilecektir. Araştırma, Pittsburgh Üniversitesi Swanson Mühendislik Fakültesi araştırmacıları tarafından yürütülmektedir ve Royal Society of Chemistry tarafından yayınlanan ‘’Catalysis Science and Techonology’’ dergisi Ocak sayısında kapak makalesi olarak yayınlanmıştır.
Baş araştırmacı Giannis Mpourmpakis (Swanson Fakültesi, Kimya ve Petrol Mühendisliği Yardımcı Doçenti) tarafından yürütülen araştırmanın başlığı ‘’Nano seviyenin altında kataliz: Altın atomları üzerinde karbon monoksit kompleksinin oksidasyon kimyası’’ olarak geçmektedir. Eş yazarlar ise şu kişilerdir: Michail Stamatakis (London Üniversite Koleji Kimya Mühendisliği Öğretim Üyesi), Dionisios Vlachos (Delaware Üniversitesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü) ve öğrenciler Natalie Austin ve Nima Nikbin.
Dr. Mpourmpakis araştırma hakkında şunları belirtmektedir: ‘’ Altın antik çağlardan beri mücevher olarak kullanılmıştır çünkü uzun yıllar korozyona uğramamakta (paslanmamakta) ve parlak sarı rengini korumaktadır. Ancak, sadece birkaç altın atomu içeren nano seviye altındaki katalizörler çok zengin ama aynı zamanda anlaşılması çok zor kimyasal özellikler göstermekte ve doğru oranları bulmak laboratuarda deneme-yanılma yöntemini gerektirmektedir. Örneğin, sekiz altın atomu içeren bir katalizör oksidasyon reaksiyonları için son derece aktif olurken altı altın atomu içeren katalizör aktif olmayabilir. Bu olgu son on yılda birçok araştırmacıyı şaşkınlığa uğratmıştır.’’
Dr. Mpourmpakis’e göre bu yeni bilgisayarlı modelleme yöntemleri, laboratuar deneylerinde zaman ve masrafı azaltacak ve maliyeti azaltmak için az miktarda metal kullanılarak nasıl daha iyi bir katalizör oluşturulabileceği sorusu için daha hassas izlenimlere olanak verecektir. Örneğin, platin katalizörü üzerindeki tipik bir reaksiyon nadir metal atomlarının binlercesini gerektirirken, aynı reaksiyon altın kullanılarak 10 dan daha az sayıda atom gerektirecektir. Bu prosesin en önemli etkisi enerji ve çevre ile ilgili alanlarda olacaktır. Otomobil egzozlarından çıkan karbon monoksiti karbon dioksite çeviren veya su ve karbon monoksit kullanılarak hidrojen üreten katalitik reaksiyonlar bu alanlara örnek verilebilir.
Dr. Stamatakis ise şunları vurguluyor: ‘’Çalışmamız küçük altın kümelerinin katalitik davranışlarındaki yüksek derecedeki karmaşıklığı çözümlemektedir. Özel katalizör boyutlarının kullanılmasına yol açan, katalizör üzerinde oluşan birçok fizikokimyasal olayı ortaya çıkarmaktan heyecan duymaktayız.’’
Dr. Mpourmpakis’in çabalarıyla gerçekleştirilen bu araştırmalar, verimliliği artırıp maliyeti düşürürken katalizör tasarımını hızlandırmak için daha etkili bir modelleme prosesi oluşturmayı amaçlamaktadır.
Dr. Mpourmpakis son olarak şunları belirtmektedir: ‘’Laboratuar deneylerinde katalitik aktiviteyi etkileyen fiziksel ve kimyasal özellikleri ayrıntılı olarak inceleyemezsiniz ancak hesaplamalar (bu yeni sistem) ile deneme-yanılmayı yöntemini azaltmanın yanı sıra bu özellikleri belirleyebilirsiniz. Sadece birkaç metal atomu ile bir katalizör tasarlanmasıyla, sanayi sektörü genelindeki (özellikle enerji sektöründeki) kimyasal reaksiyonları geliştirmek için daha sürdürülebilir bir yöntem oluşturabiliriz.’’
Makaleye buradan ulaşabilirsiniz.
Kaynak: sciencedaily.com
