Instelbare hybride zeolieten bereid door gedeeltelijke onderlinge omzetting om superieure katalysatoren te creëren

Het Laboratorium voor Moleculaire Nanotechnologie (NANOMOL) van de Universiteit van Alicante (UA) heeft een nieuwe materiaalfamilie ontwikkeld als een state-of-the-art kans voor de chemische industrie, hernieuwbare energiebronnen en de vermindering van verontreinigende stoffen. De bevinding, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatieopent tal van mogelijkheden voor sectoren als energie en farmaceutica.

Over het algemeen proberen wetenschappers sterk geordende materialen te maken. Zo zijn zeolieten, de belangrijkste en meest gebruikte familie van katalysatoren in de chemische industrie, gemaakt van zich periodiek herhalende eenheden. Volgens Noemí Linares, UA-onderzoeker en auteur van het artikel, hebben wetenschappers afstand genomen van materialen die ergens tussen rommelig en ordelijk in liggen, waar de mogelijkheden eindeloos zijn. Ze hebben ingezien dat er in de onvolmaakte en ongeordende materialen talloze mogelijkheden zijn om nieuwe materialen met unieke eigenschappen te maken.

In de gebrekkige en ongeordende aard zijn er niet de beperkingen die vaak worden opgelegd door reguliere structuren, wat eindeloze mogelijkheden biedt voor het creëren en ontwerpen van materialen, zoals uitgelegd door Javier García Martínez, professor anorganische chemie aan de UA en directeur van NANOMOL. Op basis van dit idee hebben UA-onderzoekers materialen gebouwd die halverwege geordende structuren zijn, zeolieten genoemd.

Deze hybride materialen hebben belangrijke voordelen, zoals een groot oppervlak, waardoor ze zeer volumineuze moleculen kunnen transformeren, iets wat tot nu toe niet mogelijk was met conventionele zeolieten, die zeer nauwe poriën hebben. Het bevindt zich met name op de grens tussen geordend en ongeordend materiaal, dat onregelmatige maar zeer grote holten heeft waardoor complexere en omvangrijkere moleculen kunnen worden getransformeerd, zoals gedefinieerd door de onderzoeker en auteur van het artikel, Mónica J. Mendoza Castro.

Om deze materialen te verkrijgen, heeft het team van onderzoekers van de Universiteit van Alicante een bekend proces gebruikt waarmee de ene zeoliet in de andere kan worden omgezet, maar deze omzetting wordt onderbroken om tussenliggende halffabricaten te verkrijgen, die kenmerken van beide vaste stoffen bevatten. UA-professor legt het proces uit alsof ze de transformatie van een worm in een vlinder hebben gestopt, wanneer deze nog niet voltooid is, en op dat moment hebben ze ontdekt dat er in dat stadium iets compleet nieuws is, fascinerend en met ontelbare toepassingen.

De bevinding betekent een revolutie op het gebied van katalyse die essentieel is voor de verduurzaming van de chemische industrie. In dit geval, zoals gerapporteerd door NoemÍ Linares in het artikel gepubliceerd in Natuurcommunicatie, selecteerden ze de meest interessante delen van elke zeoliet om iets nieuws te maken en met de meest geschikte samenstelling voor elke toepassing. Bovendien zorgt de structurele flexibiliteit van de door de UA ontworpen materialen ervoor dat de moleculen gemakkelijker in en uit kunnen gaan, waardoor koolstofverspilling en CO2 worden verminderd₂ emissies in de atmosfeer.