Nieuws

Biochemisch tintje voor anorganische kat

Arjen Dijkgraaf |
Analyse & Labtechnologie, Katalyse, Materialen & Coatings

Met fluorescerende stoffen in verschillende maten kun je de toegankelijkheid van de poriën in een industriële katalysator zichtbaar maken. Het wijst de weg naar katalysatoren die minder snel verstopt raken, hopen Gareth Whiting, Bert Weckhuysen en collega’s van de Universiteit Utrecht.

In Nature Chemistry noemen ze hun benadering bio-imaging-inspired. De met fluorescerende labels geladen ‘FluoSphere’-polystyreenbolletjes, die ze voor de experimenten gebruikten, komen immers uit die hoek. De confocale fluorescentiemicroscoop (CFM) waarmee je ze zichtbaar maakt, is trouwens ook een typisch bio-gereedschap.

De katalysatoren in kwestie bestaan uit actieve ZSM5-zeoliet en een inerte klei als bindmiddel. Het mengsel wordt geëxtrudeerd tot pellets met een buitendiameter van een paar millimeter.

Aan de afzonderlijke poriestructuren van beide materialen zijn al eerder de nodige metingen gedaan. Maar als deeltjes via de klei de actieve plekken in de zeolietdeeltjes willen bereiken teneinde te reageren, en als de reactieproducten er ook weer via de klei uit moeten kunnen, dient er ook een goede aansluiting te zijn van het ene op het andere porienetwerk. En dáár was tot nu toe weinig over bekend.

De nu gepresenteerde aanpak komt er simpelweg op neer dat je zo’n katalysatordeeltje gedurende een bepaalde tijd impregneert met FluoSpheres met een diameter van 20, 45 of 100 nm. Voor de nanoporiën zijn deze bolletjes niet klein genoeg, dus om die zichtbaar te maken gebruik je losse fluorescerende peryleendiimidemoleculen van ongeveer 2 nm diameter. Na verloop van tijd zaag je plakjes van je katalysatorbuisjes, en kijkt met de CFM hoe ver de fluorescentie naar binnen heeft weten te dringen.

Een alternatieve benadering bestaat er uit dat je de reactieproducten zélf laat fluoresceren. Dat kan wanneer je de zeoliet gebruikt om de omzetting van methanol in langere koolwaterstofketens te katalyseren. Bij die zogeheten MTH-reactie ontstaat onder meer een cocktail van polycyclische koolwaterstoffen die fluoresceren onder laserlicht.

De golflengte waarop die moleculen reageren, hangt af van het aantal geconjugeerde dubbele bindingen. Dat aantal is weer evenredig met het aantal aromaatringen waaruit het molecuul is opgebouwd, en dus met de grootte van dat molecuul. Je kunt het onder de CFM zichtbaar maken door de katalysatorplakjes te belichten met twee lasers tegelijk, met verschillende golflengtes: de kleine moleculen lichten dan groen op en de grotere oranjerood.

Je kunt hier dus aan aflezen hoe groot moleculen moeten worden om bepaalde delen van de katalysator niet meer uit te kunnen, mede doordat ze door ‘coking’ hun eigen vluchtroute laten dichtslibben. In combinatie met de eerste methode, die aangeeft hoeveel ruimte er in de poriën is terwijl ze nog ‘schoon’ zijn, geeft dat waardevolle informatie over het gerdag van zo’n katalysator in de praktijk.

bron: Nature Chemistry, UU

Deel deze pagina

Lableveranciers

Introducing the new Xevo TQ-GC

Consistent, high performance GC-MS/MS to surpass regulatory limits

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers C2W

Bestel nu GRATIS 2 proefnummer C2W

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven