به گزارش بی بدیل پرداز، تعدادی از پژوهشگران از دانشگاه روهر بوخوم (RUB) توضیح داده اند چرا مولکول های آب نقش فعالی در تسهیل تفکیک اکسیژن مورد نیاز برای واکنش اکسیداسیون دارند.
به گزارش بی بدیل پرداز به نقل از مهر، بیشتر فرآیندهای اکسیداسیون صنعتی شامل استفاده از عواملی مانند کلر یا پراکسیدهای آلی است که محصولات جانبی سمی یا بی استفاده تولید می کنند. در عوض، استفاده از اکسیژن مولکولی، O۲، و تقسیم آن برای به دست آوردن اتم های اکسیژن مورد نیاز برای تولید محصولات خاص، چاره سبزتر و جذاب تر خواهد بود.
یک سامانه کاتالیستی امیدوارکننده برای این رویکرد، سیستم طلا/ اکسید فلز (Au/TiO۲) است که در آن اکسید فلز تیتانیا (TiO۲) بعنوان پایه کاتالیست نانوذرات طلا است. این نانوکاتالیست ها می توانند اکسیداسیون انتخابی هیدروژن مولکولی، مونوکسید کربن و بخصوص الکل ها را کاتالیز کنند. یک مرحله مهم در این دسته از واکنش ها، تفکیک O۲ است که شامل یک سد انرژی با انرژی بالا است. یک عامل مهم در این فرآیندها نقش آب است چونکه واکنش ها در محلول های آبی صورت می گیرد. نقش آب در این واکنش ها کمتر بررسی شده است.
پژوهش های پیشین نشان داده است که مولکول های آب به صورت فعال در واکنش اکسایشی شرکت می کنند. حالا پژوهش های محققان دانشگاه روهر بوخوم نشان داده است که حل شدن مولکلول اکسیژن در آب، فعال سازی اکسیژن مولکولی (O۲) را در نانوکاتالیست طلا/ اکسید فلز (Au/TiO۲) آسان می کند. در واقع، مولکول های آب به کاهش سد انرژی برای تفکیک O۲ کمک می کنند. محققان نشان دادند که اکسیژن محلول در مقایسه با اکسیژن در فاز گازی، سد انرژی را ۲۵ درصد می کاهد.
دانشمندان شرایط آزمایشی را با دما و فشار بالا شبیه سازی کردند تا پروفایل انرژی آزاد O۲ را در فاز مایع و گاز به دست آورند. در نهایت، آنها توانستند اثر انحلال اکسیژن در آب را بررسی نمایند. این بررسی ها نشان داده است که مولکول های آب سبب افزایش چگالی الکترون بسمت اکسیژن که در محیط نانوکاتالیست لنگر انداخته است، می شود که به نوبه خود منجر به هزینه های انرژی کمتری برای جداسازی اتم های اکسیژن از یکدیگر می شود. محققان می گویند همه چیز به خصوصیت های منحصر به فرد آب مربوط می شود.
یکی از محققان این تیم تحقیقاتی می گوید: «ما دریافتیم که قطبی بودن آب و توانایی آن برای تشکیل پیوندهای هیدروژنی در فعال سازی اکسیژن، ایفای نقش می کند.»
نتایج این پژوهش به درک و بهبود اکسیداسیون مستقیم در آب و الکل ها کمک می نماید.
منبع: bibadil.org