Imagen esquemática que muestra SiO 2 @V 2 O 5 @Alabama 2 O 3 nanoestructuras core @ shell. Crédito:UNIST
El componente principal del gas natural, metano, es en sí mismo un potente gas de efecto invernadero. Un estudio reciente, afiliado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) de Corea del Sur ha presentado un catalizador de alto rendimiento para la conversión de metano en formaldehído.
Este avance ha sido dirigido por el profesor Kwang-jin Ahn y su equipo en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST en colaboración con el profesor Ja Hun Kwak (Escuela de Energía e Ingeniería Química, UNIST), Profesor Eun Duck Park de la Universidad de Ajou, y el profesor Yoon Seok Jung de la Universidad de Hanyang.
En este trabajo, el equipo ha presentado un excelente 'catalizador de metano oxidasa' que consta de nanomateriales. Este material tiene una estructura estable y alta reactividad a altas temperaturas, aumentando la eficiencia de convertir metano en formaldehído más del doble que antes.
Metano, como el petroleo, pueden convertirse en recursos útiles mediante reacciones químicas. El ingrediente principal del gas de esquisto, que está atrayendo la atención en los EE. UU. en los últimos años, es metano, y también se reconoce como importante la tecnología para generar recursos de alto valor agregado con este material. El problema es que la estructura química del metano es tan estable que no reacciona fácilmente a otras sustancias. Hasta aquí, El metano se ha utilizado principalmente como combustible para calefacción y transporte.
Se requiere una temperatura alta por encima de 600 ° C para efectuar una reacción que cambie la estructura química del metano. Por lo tanto, Se requiere un catalizador que tenga una estructura estable y que mantenga la reactividad en este entorno. Previamente, óxido de vanadio (V 2 O 2 ) y óxido de molibdeno (MoO 3 ) eran conocidos por ser los mejores catalizadores. Cuando se utilizaron estos catalizadores, la conversión de formaldehído del metano fue inferior al 10 por ciento.
Preparación esquemática de SiO 2 @V 2 O 5 @Alabama 2 O 3 nanoestructuras core @ shell. Copyright:UNIST
El profesor Ahn fabricó un catalizador que podría convertir el metano en formaldehído utilizando nanomateriales. El formaldehído es un recurso útil ampliamente utilizado como materia prima para bactericidas, conservantes, polímeros funcionales y similares.
El catalizador tiene una estructura de núcleo-capa que consta de nanopartículas de óxido de vanadio rodeadas por una fina película de aluminio, con la cáscara de aluminio que rodea las partículas de óxido de vanadio. La cáscara protege el grano y mantiene estable el catalizador y mantiene la estabilidad y reactividad incluso a altas temperaturas.
De hecho, cuando se probó la reacción catalítica con este material, Las nanopartículas de óxido de vanadio sin cáscaras de aluminio tenían una pérdida estructural a 600 ° C. y actividad catalítica perdida. Sin embargo, Las nanopartículas hechas de estructuras núcleo-capa se mantuvieron estables incluso a altas temperaturas. Como resultado, la eficiencia de convertir el metano en formaldehído aumentó en más del 22 por ciento. Convirtió el metano en un recurso útil con más del doble de eficiencia.
"Las nanopartículas catalíticas de óxido de vanadio están rodeadas por una fina película de aluminio, que previene eficazmente la aglomeración y deformación estructural de las partículas internas, "dice Euiseob Yang del Departamento de Ingeniería Química de UNIST participó como el primer autor de este estudio." A través de la nueva estructura de cubrir la capa atómica con nanopartículas, estabilidad térmica y reactividad al mismo tiempo ".
Esta investigación es particularmente notable en términos de mejora en el campo de los catalizadores, que no ha avanzado mucho en 30 años. La tecnología catalítica para producir formaldehído en metano no ha avanzado mucho desde que fue patentada en Estados Unidos en 1987.
"La tecnología de catalizadores de alta eficiencia se ha desarrollado más allá de los límites de la tecnología que se ha mantenido como una tecnología duradera, ", dice el profesor Ahn." El valor es alto como tecnología energética de próxima generación que utiliza abundantes recursos naturales ".
Él añade, "Planeamos expandir la tecnología de fabricación de catalizadores y el proceso de proceso de catalizadores para que podamos expandir nuestros logros a nivel de laboratorio industrialmente. La tecnología de catalizadores tiene un efecto considerable en la industria química y contribuye a la industria química nacional. Quiero desarrollar una práctica tecnología que puede hacerlo ".
