工業的に重要な化学物質をより速くエネルギー効率よく製造する方法を発見(Researchers discover faster, more energy-efficient way to manufacture an industrially important chemical)

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2024-07-24 アルゴンヌ国立研究所(ANL)

科学者たちは、ジルコニウムをシリコン窒化物と組み合わせることで、プロパンをプロピレンに変換する触媒作用が速く、従来よりもエネルギー効率が良くなることを発見しました。この技術により、プラスチックの原料であるプロピレンの製造が効率化され、温室効果ガスの排出も削減されます。アルゴンヌ国立研究所とエイムズ国立研究所の研究チームは、ジルコニウムとシリコン窒化物の組み合わせが従来の金属触媒よりも優れた結果をもたらすことを実証しました。この研究の成果は、Journal of the American Chemical Society誌に発表されました。

<関連情報>

担持有機ジルコニウム触媒による窒化ケイ素表面でのプロパン脱水素反応(Silicon Nitride Surface Enabled Propane Dehydrogenation Catalyzed by Supported Organozirconium)

Joshua C. DeMuth,Yu Lim Kim,Jacklyn N. Hall,Zoha H. Syed,Kaixi Deng,Frédéric A. Perras,Magali S. Ferrandon,A. Jeremy Kropf,Cong Liu,David M. Kaphan,Massimiliano Delferro,
Journal of the American Chemical  Published:May 16, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.4c02776

Abstract

工業的に重要な化学物質をより速くエネルギー効率よく製造する方法を発見(Researchers discover faster, more energy-efficient way to manufacture an industrially important chemical)

Mesoporous silicon nitride (Si3N4) is a nontraditional support for the chemisorption of organometallic complexes with the potential for enhancing catalytic activity through features such as the increased Lewis basicity of nitrogen for heterolytic bond activation, increased ligand donor strength, and metal–ligand orbital overlap. Here, tetrabenzyl zirconium (ZrBn4) was chemisorbed on Si3N4, and the resulting supported organometallic species was characterized by Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS), Dynamic Nuclear Polarization-enhanced Solid State Nuclear Magnetic Resonance (DNP-SSNMR), and X-ray Absorption Spectroscopy (XAS). Based on the hypothesis that the nitride might enable facile heterolytic C–H bond activation along the Zr–N bond, this material was found to be a highly active (1.53 molpropene molZr–1 h–1 at 450 °C) and selective (99% to propylene) catalyst for propane dehydrogenation. In contrast, the homologous silica supported complex exhibited negligible activity under these conditions.

0502有機化学製品
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