محققان اقدام به تولید نانوکاتالیست جدیدی کردند که می‌تواند در دمای پایین و با انتخاب‌گری بالا اقدام به تبدیل پروپان به پروپیلن کنند.
نانوکاتالیستی برای دهیدروژناسیون پروپان به پروپیلن در دمای پایین
دهیدروژناسیون متداول پروپان (PDH) واکنشی گرمازا و محدود به تعادل است که برای دستیابی به بازدهی بالا در تولید پروپیلن، به دمای بالا نیاز دارد. دهیدروژناسیون اکسیداتیو پروپان پتانسیل تشکیل پروپیلن را در دماهای بسیار پایین‌تر و انتخابی‌تر فراهم می‌کند که این کار با کنترل واکنش به‌صورت سینتیکی، نه ترمودینامیکی، انجام می‌شود. با این وجود ثابت شده‌است که جلوگیری از احتراق زیاد پروپان و تولید مقادیر کافی پروپیلن دشوار است.
یک کاتالیزور جدید که توسط محققان دانشگاه نورث وسترن طراحی و ساخته شده است نتایج خوبی در پروپان دهیدروژناسیون اکسیداتیو به پروپیلن ارائه داده است. این کاتالیست انتخاب‌گری ۷۵ درصد و نرخ تبدیل پروپان ۴۰ درصد را داشته است. این کاتالیست نیاز به درجه حرارت ۴۵۰ درجه سانتیگراد دارد در حالی که دمای مورد نیاز برای PDH معمول در حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد است.
این کاتالیزور شامل یک پوسته ۲ نانومتری از جنس In2O3 است که توسط فرآیند لایه‌نشانی اتمی (ALD) روی سطح یک کاتالیزور PDH موجود (نانوذرات Pt روی کره‌های Al2O3) رشد کرده است. لایه‌بندی In2O3 موجب می‌شود تا نانوذرات Pt تا حدی در معرض فرآیند قرار گیرند و In2O3 که به‌طور انتخابی احتراق هیدروژن را کاتالیز می‌کند، در مجاورت با ذرات Pt قرار داشته باشند.
جاستین نوتستین، استاد دانشگاه نورث وسترن توضیح می‌دهد: «بعد از اینکه اتم‌های H از پروپان با کمک کاتالیزور Pt از روی پروپان خارج شدند، می‌توانند در سطح به In2O3 پخش شوند و آب تشکیل دهند.»
وی می‌گوید: «برای این کاتالیست، ما باید اتم‌های H را خیلی سریع بسوزانیم، به طوری که اکسیژن برای اکسید کردن پروپان یا پروپیلن در سطح Pt در دسترس نماند.»
جاستین نوتستین اظهار داشت: «با این کاتالیست، نه تنها می‌توانید از دست دادن اکسیداتیو هیدروژناسیون در دماهای پایین بدون برخورد با محدودیت‌های ترمودینامیکی بهره‌مند شوید، بلکه به گرم شدن مداوم نیز نیاز نیست.»
بودجه این پروژه توسط مرکز ملی علوم تحولات نوآورانه و استراتژیک منابع آلکان (CISTAR) تأمین شده است.
