تولید اکسید پروپیلن با کاتالیست‌‌های جدید

اکسید پروپیلن یکی از مواد شیمیایی بسیار مهمی است که در تولید پلاستیک‌های پلی‌اوره‌تان
به کار می‌رود. هم‌اکنون اکسید پروپیلن طی فرایندی از پروپیلن (پروپن) به دست
می‌آید و در آن از کلر به‌عنوان عامل اکسیدکننده استفاده می‌شود؛ اما این
فرایند، محصولات جانبی غیر دلخواه داشته، منجر به ایجاد ترکیبات سمی آلی کلردار
می‌گردد. راه‌های دیگری نیز برای تولید اکسید پروپیلن وجود دارد که معمولاً
فرایندهای بسیار پیچیده و غیر اقتصادی هستند؛ بنابراین تولید اکسید پروپیلن با
کمک اکسیژن به‌عنوان عامل اکسیدکننده‌ی یک فرایند ایده‌آل محسوب می‌شود.

برای اکسیداسیون پروپیلن (پروپن) به‌منظور تولید اکسید پروپیلن، تنها کافی است
یک اتم اکسیژن را به پیوند دوگانه‌ی پروپن افزود. این کار موجب تشکیل حلقه‌ای
می‌شود که در آن یک اتم اکسیژن به دو اتم کربن متصل است. این فرایند تا پیش از
این مورد توجه نبوده‌است، زیرا برای شکستن مولکول اکسیژن و ایجاد دو اتم اکسیژن
نیاز به انرژی بسیار زیادی است. علاوه ‌بر این پروپن در مواجه با اتم اکسیژن
تمایل زیادی برای تشکیل آکرولین دارد؛ در حالی که واکنش مطلوب ما تشکیل اکسید
پروپیلن است؛ بنابراین دانشمندان به دنبال کاتالیست مناسبی می‌گردند که این
محصولات جانبی را به حداقل برسانند. تاکنون چندین کاتالیست ارائه شده‌است، اما
هیچ ‌کدام گزینه‌های مناسبی نبوده‌اند.

Haruta و همکارانش موفق به ساخت این کاتالیست شدند. این کاتالیست خوشه‌های طلا
به اندازه‌ی ۲ نانومتر است که روی تیتانیوم قرار گرفته‌اند. نکته‌ی حائز اهمیت
این است که طلا باید به شکل خوشه باشد نه نانوذره. این دو کلمه گاهی در مقالات
به جای هم استفاده می‌شوند اما با هم متفاوتاند. خوشه‌های طلا دارای ساختار و
شکلی یکسان هستند، در حالی که نانوذرات ساختار و شکل متفاوتی دارند.

کاتالیست خوشه‌های طلا قادرند تا آب و اکسیژن را به پراکسیدهای هیدروژن تبدیل و
آن را به تیتانیوم متصل کنند و در نهایت پراکسید هیدروژن تیتانیوم پس از واکنش
با پروپن، آن را به اکسید پروپیلن تبدیل می‌کند.

هر چند این فرایند هنوز برای تولید صنعتی آماده نیست؛ به‌عنوان یکی از راه‌های
مهم زیست‌سازگار در تولید اکسید پروپیلن شناخته میشود.