محققان از نانولوله کربنی برای مطالعه‌ی عملکرد کاتالیست‌های پیچیده استفاده کرده‌اند تا سازوکار بخش‌های فعال کاتالیست را بهتر دریابند.
استفاده از نانولوله کربنی برای مطالعه‌ی کاتالیست‌های پیچیده
محققان حوزه‌ی کاتالیست در دانشگاه اوکلاهوما به رهبری استیون کروسلی، موفق به ارائه‌ی تعریف جدیدی از تعیین سایت فعال در کاتالیست‌های پیچیده شده‌اند.
کاتالیست‌ها حاوی ذرات فلزی هستند که معمولاً به حالت اکسیدی روی سطح قرار گرفته و می‌توانند فرآیندهای مختلف صنعتی را تسریع کنند. از جمله کاربردهای آن‌ها در تولید مواد شیمیایی و سوخت است. با این حال تعریف فعالیت‌های کاتالیستی، چالش‌برانگیز است و معمولاً تحقیق روی ساخت کاتالیست‌ها با سعی و خطا انجام می‌گیرد.
زمانی که یک فلز روی سطح زیرلایه‌ی فعال قرار داده می‌شود، فعالیت کاتالیستی و انتخاب‌گری آن بیشتر از زمانی است که فلز روی سطح زیرلایه‌ی غیرفعال قرار داده می‌شود. زمانی که دو ذره‌ی مختلف روی سطح قرار می‌گیرند، درک عملکرد هر یک از آن‌ها دشوار می‌شود. تشخیص طبیعت سایت فعال در کاتالیست بسیار اهمیت داشته و می‌تواند روی فعالیت و انتخاب‌گری کاتالیست تأثیرگذار باشد.
این گروه تحقیقاتی روشی برای جداکردن سایت‌های فعال ارائه کردند، در حالی که توانایی فلز برای ایجاد سایت فعال روی زیرلایه همچنان برقرار باشد. آن‌ها برای این کار از نانولوله‌های کربنی که به‌صورت عمودی روی سطح رشد کرده، استفاده کردند. این نانولوله‌ها نقش بزرگراه هیدروژن را به عهده دارند.
این گروه تحقیقاتی برای تشخیص این که آیا فعالیت کاتالیستی از تماس مستقیم فلز و زیرلایه ایجاد می‌شود یا تأثیر ترغیب‌کنندگی فلز روی زیرلایه ناشی می‌شود، فلز پالادیم را از کاتالیست اکسیدی تیتانیم با استفاده از پل نانولوله کربنی جدا کردند. آن‌ها هیدروژن را به این سیستم وارد و به بررسی این موضوع پرداختند که آیا هیدروژن در طول نانولوله حرکت کرده و سایت فعال روی سطح زیرلایه ایجاد می‌کند یا نه؟
پس از سه آزمایش مختلف، محققان سناریوهای مختلفی را برای این فرآیند پیشنهاد کردند. آن‌ها نشان دادند که برای تماس فیزیکی میان پالادیم و تیتانیم برای ایجاد متیل فوران ضروری است. بزرگراه هیدروژنی نانولوله کربنی می‌تواند به‌عنوان کاتالیست دوکاره در این سیستم به کار رود. این پروژه درک بهتری از چگونگی عملکرد کاتالیست‌های پیچیده را نشان داد.
نتایج این پروژه در نشریه‌ی Nature Communications منتشر شده است.
