Max Planck Derneği Fritz Haber Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, Max Planck Kimyasal Enerji Dönüşümü Enstitüsü ve ClariT ile işbirliği içinde, endüstriyel amonyak üretiminde kullanılan karmaşık katalizör sistemlerine yeni bakış açıları ortaya koydular. Çalışma, bu katalizörlerin yapısal evrimini inceleyerek, promotörlerin performansı ve istikrarı artırmada kritik rolünü vurgulamaktadır.
Endüstriyel amonyak üretiminin temel taşı olan Haber-Bosch süreci, bir asırdan fazla bir süredir değişmeden kaldı. Bununla birlikte, Fritz Haber Enstitüsü İnorganik Kimya ve Arayüz Bilimleri bölümlerindeki araştırmacılar, Max Planck Kimyasal Enerji Dönüşümü Enstitüsü ve ClariT, bu süreci yönlendiren son derece karmaşık endüstriyel katalizörün mekanik anlayışında önemli adımlar atmışlardır.
Ekip, operando tarama elektron mikroskopisi ve yakın basınçlı X-ışını fotoelektron spektroskopisi gibi gelişmiş karakterizasyon teknikleri kullanarak, çoklu promotlu amonyak sentez katalizörleri içindeki karmaşık etkileşimleri kodladı.
İlgili yazar Prof. Thomas Lunkenbein, “Araştırmamız, katalizörün iç işleyişini daha derin bir anlayış sağlayarak, destekleyicilerin ve yapısal dönüşümlerin verimliliğine ve istikrarına nasıl katkıda bulunduğunu ortaya koyuyor. Bu bilgi, hem daha etkili hem de sürdürülebilir olan yeni nesil katalizörlerin geliştirilmesi için çok önemlidir.”
Bulgular dergide yayınlandı Doğa İletişimi.
Çalışma, aktivasyon fazının aktif katalizör konfigürasyonunu oluşturmak için çok önemli olduğunu ortaya koymaktadır. Bu aşamada, çeşitli promotör fazlarının etkileşimi, katalizörün yapısının, gelişmiş performansı ve uzun ömürlülüğünün yolunu açan özel bir yüzey kapsama alanına sahip gözenekli bir varlığa dönüştürülmesini kolaylaştırır.
Promoterler: Unsung Kahramanlar
Potasyum, kalsiyum ve alüminyum oksitler dahil promotörler, katalizörün yapısını stabilize etmede ve aktivitesini artırmada hayati öneme sahiptir. Bu elemanlar çimento benzeri fazlar oluşturmak için birlikte çalışır-uzun süreler boyunca amonyak sentezini sürdürebilen sağlam ve verimli katalizör için önemli bir bileşen. Ek olarak, amonyak k – yüksek dağınık k’bin özel bir biçimi+ Türler – katalitik reaksiyonun kalp pili olduğu bulunmuştur.
Araştırma, katalizörün mineral fazlarla stabilize edilen hiyerarşik gözenekli yapısının önemini vurgulamaktadır. Bu mimari sadece katalizörün dayanıklılığını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda deaktivasyona karşı direncini arttırır ve endüstriyel ortamlarda tutarlı performans sağlar.
Bu çalışma, amonyak sentez katalizörlerinin karmaşık dinamiklerine ışık tutarak, işyerinde aktif katalitik yüzeylerin dinamik doğasını dikkate almak için güçlü bir ihtiyaç da dahil olmak üzere endüstriyel kimyada gelecekteki yeniliklerin yolunu açabilecek değerli bilgiler sunmaktadır.
Araştırmacılar, promotörlerin rolünü ve aktivasyon sürecinin kritik rolünü anlayarak amonyak üretimi için daha verimli ve sürdürülebilir katalizörler geliştirebilirler. Mükemmel bilim insanlarından oluşan bir ekiple birlikte bu önemli bilimsel katkıya yol açan Prof. Dr. Robert Schlögl’in uzmanlığını ve girdisini kabul ediyoruz.
