211service.com
Jauns katalizatora veids
Pirmo reizi ķīmiķi ir izstrādājuši katalizatorus, kurus aktivizē mehāniskā spriedze. Iestrādāti pašizdziedinošajos pārklājumos, šādi katalizatori var ierosināt remonta reakcijas, kad tie tiek saskrāpēti vai pakļauti stresam. Mehāniski iedarbinātos katalizatorus varētu izmantot arī rūpniecībā, lai uzlabotu plastmasas, zāļu un citu vielu iznākumu.
Mehāniski aktivētos katalizatorus izstrādāja Rints Sijbesma , ķīmijas profesors Eindhovenas Tehnoloģiju universitātē Nīderlandē, un šodien tie ir aprakstīti žurnālā Dabas ķīmija . Dažus esošos katalizatorus var aktivizēt ar siltuma vai gaismas impulsiem, ļaujot ķīmiķiem labāk kontrolēt ķīmisko reakciju gaitu. Taču jaunie katalizatori ir pirmais katalizatoru piemērs, ko aktivizē mehāniskie spriedzi.
Sijbesma katalizatori izmanto polimēru īpašības, par kurām ķīmiķi ir zinājuši daudzus gadus. Kad polimēri tiek pakļauti pietiekami lielam spēkam, tie tiek savilkti, un spriegums izraisa ķīmisko saišu pārtraukšanu. Tomēr, kur saite pārtrūkst, to ir grūti kontrolēt. Sijbesma izstrādāja uz oglekļa bāzes izgatavotus polimērus, kas satur divus katalizatorus, kas savienoti ar metāla atomu. Šajā stāvoklī katalizatori ir neaktīvi. Oglekļa-metāla saite ir polimēra vājākā, un stresa apstākļos tā pārtrūkst, atstājot aiz sevis aktīvas katalītiskās vietas.
Saikne starp mehānisko enerģiju un ķīmiju joprojām ir mazāk attīstīta nekā, piemēram, foto, siltuma vai elektriskā enerģija, saka. Džefrijs Mūrs , ķīmijas profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign. 2007. gadā Mūrs bija pirmais, kurš demonstrēja reakciju, kas bija paredzēta mehānisku spriedzes ierosināšanai. Bet šajā reakcijā nebija katalizatora, un tā var notikt tikai vienu reizi. Kad Sijbesmas katalizators ir aktivizēts, tas var izraisīt reakcijas atkal un atkal. Mūrs saka, ka reti tiek atklātas un demonstrētas jaunas ķīmiskās koncepcijas ar tik fundamentālu raksturu.
Eindhovenas pētnieki demonstrēja katalizatoru mehānisku aktivizēšanu vairākām labi zināmām reakcijām, tostarp vienu, ko izmanto biodegvielas sintēzē, vienu izmantoja, lai aizvērtu oglekļa gredzenus farmaceitisko līdzekļu ražošanas laikā, un otru izmantoja šādu gredzenu atvēršanai izturīgas plastmasas ražošanai.
Tas ir interesants mehānisko un ķīmisko metožu pielietojums, saka Roberts Grubs , Caltech ķīmijas profesors un 2005. gada Nobela prēmijas ieguvējs ķīmijā, kurš nebija iesaistīts Eindhovenas darbā. Principā tas varētu atrast pielietojumu katalīzē, saka Grubbs. Jo vairāk rīku ir ķīmiķu rīcībā, lai precizētu reakciju norisi, jo efektīvāka var būt ķīmiskā ražošana, saka Alšakims Nelsons, IBM ķīmiķis. Almadenas pētniecības centrs . Tas dod mums vēl vienu pogu, ko noregulēt, viņš saka.
Sijbesma saka, ka katalizatoru agrākie lietojumi, visticamāk, ir pašizdziedinošie materiāli un stresa sensori. Viņš saka, ka materiāla liela spriedze liecina, ka tas drīz neizdosies. Mūsu stresa jutīgie katalizatori var reaģēt uz šo signālu, uzsākot polimerizācijas reakciju, kas pastiprina materiālu tieši vajadzīgajā vietā un laikā. Pašdziedinošie pārklājumi novērstu automašīnu, kuģu un tiltu rūsēšanu bez nepieciešamības tos bieži lietot atkārtoti.
Lai gan šis darbs ir aizraujošs, tas joprojām ir agrīnā stadijā, brīdina Mūrs. Katalizatori tika demonstrēti šķidros šķīdumos ar ultraskaņas impulsiem, kas nodrošināja mehānisko spriegumu. Joprojām pastāv ievērojama atšķirība starp ultraskaņas aktivizēšanu šķīdumā un mehāniski reaģējoša materiāla izstrādi, saka Mūrs.