Mechanismus hydrolýzy zeolitu v Nature Communications
Mikroporézní hlinitokřemičitany (zeolity) jsou v současnosti nejdůležitějšími katalyzátory, použitelnými i za vysokých teplot. Mnohé průmyslové aplikace sahají od zpracování ropy na jedné straně až po katalyzátory v automobilech na straně druhé. V poslední době se zvýšil zájem o použití zeolitů pro katalýzu za nízkých teplot, například při zpracování biomasy, kde se překvapivě objevily problémy se stabilitou katalyzátoru.
Na základě systematického extenzivního modelování ve skupině Modelování (nano)materiálů (C. J. Heard, L. Grajciar a P. Nachtigall) jsme ukázali, že kovalentní vazby v zeolitových mřížích jsou labilní, dostanou-li se do kontaktu s vodou a to i za mírných podmínek. V kontaktu s vodou se kovalentní vazby reverzibilně hydrolyzují, aniž by došlo k degradaci struktury zeolitu. Studie rovněž odhalila mechanismus, jakým dochází k reverzibilní rychlé hydrolýze Al-O a Si-O vazeb při teplotě 300 K. Tyto velice neočekávané výsledky byly potvrzeny pomocí NMR experimentů provedených v laboratořích na univerzitě v St Andrews. Pomocí isotopicky obohacené vody byla studována isotopická substituce 17O do zeolitové mříže, která byla pozorována po kontaktu zeolitu s vodou i za pokojové teploty. Reverzibilita procesu byla jasně demonstrována pomocí NMR i pro vzorky, které byly v kontaktu s vodou více než 200 dní.
Nová studie ukazuje, že zeolity jsou v kontaktu s vodou dynamické systémy i za mírných podmínek, ve kterých dochází k rychlé hydrolýze a kondenzaci mřížkových vazeb. Tyto výsledky zpochybňují doposud akceptovanou představu zeolitů jako inertních statických materiálů za mírných podmínek. Publikovaná práce ukazuje na důležitost studia vlastností i zdánlivě inertních katalyzátorů za průmyslově relevantních podmínek.
Článek naleznete ZDE.
Akce dokumentů