В публикация в едно от най-авторитетните научни списания Nature Materials („Нейчър Матириълс“) учени от Университета в Каен, Франция, и от Софийския университет докладват синтез и изчерпателно характеризиране на зеолити без структурни дефекти чрез въвеждане на волфрам при получаването материала.
Зеолитите са кристални материали, които широко се използват в химическата и петролната индустрия, но обикновено съдържат различни структурни дефекти. Успехът в ново научно изследване е именно получаването на материал без структурни дефекти. Благодарение на това новополучените зеолити, означени като W-MFI, показват уникални характеристики – те са хидрофобни, притежават умерено силни активни центрове и са значително по-стабилни от стандартните зеолити.
Допълнително преимущество на новите материали е размерът на зеолитните кристали – около 100 нанометра, което позволява по-ефективно използване на зеолитната повърхност за каталитични процеси и ограничаване получаването на странични продукти като кокс, който понижава каталитичната активност. Уникалните свойства на тези зеолити ги правят потенциални кандидати за ефективни катализатори както в класически индустриални процеси, така и в нови технологии като конверсия на природен газ до индустриални химикали и конверсия на отпадъчна биомаса до горива. Така процеси, които досега са разработвани в лабораторни условия, могат да бъдат приложени в индустрията. Освен това, новите зеолитни материали проявяват специфичен афинитет за задържане на индустриални парникови газове като въглероден диоксид и азотен диоксид.
Изследването е пример за успешно сътрудничество между български учени, работещи в чужбина и в България. Методът за синтез е разработен в Лабораторията по катализ и спектрохимия към френския Съвет за научни изследвания (CNRS) и Университета в Каен под ръководството на проф. Светлана Минтова и с участие на проф. Валентин Вълчев, които са завършили висше образование и докторантура в България, започнали са научната си кариера в БАН, а в последните две десетилетия работят в чужбина. В същата лаборатория са проведени и експерименталните изследвания на новите материали с участие на френски учени.
Приносът на колектива от Софийския университет - проф. Георги Вайсилов и доц. Християн Александров, е в изясняването чрез квантовохимични методи на разположението, стабилността и електронните свойства на волфрамовите центрове в зеолитната решетка, както и свързване на наблюдаваните експериментални характеристики със структурата на зеолита на молекулно ниво.
Данни за публикацията:
Nature Mater. (2017) 10.1038/nmat4941
J. Grand, S. N. Talapaneni, A. Vicente, C. Fernandez, E. Dib, H. A. Aleksandrov, G. N. Vayssilov, R. Retoux, P. Boullay, J.-P. Gilson, V. Valtchev and S. Mintova
“One-pot synthesis of silanol-free nanosized MFI zeolite”
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4941.html?foxtrotcallback=true