VINACHEM

Các nhà hóa học thường mất nhiều thời gian và nỗ lực để tìm cách bắt đầu hoặc đẩy nhanh tốc độ của các phản ứng hóa học, nhưng đôi khi điều quan trọng lại là cho ngừng các phản ứng trước khi chúng diễn ra quá nhanh.

Trong nghiên cứu mới đây tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argone tại Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), các nhà hóa học đã tìm ra phương pháp chuyển hóa xyclohexan thành xyclohexen hoặc xyclohexadien - những hợp chất quan trọng trong nhiều quá trình công nghiệp hóa chất. Điều quan trọng là, quá trình mới này diễn ra ở nhiệt độ thấp, nhờ vậy không tạo ra CO₂ có thể phát sinh từ việc phá vỡ các liên kết C-C.

Xyclohexan là nguyên liệu đầu vào quan trọng cho nhiều phản ứng hóa học. Tuy nhiên, nếu không có chất xúc tác thích hợp để khởi động phản ứng thì quá trình chuyển hóa xyclohexan thành các sản phẩm hữu ích thường phải thực hiện ở nhiệt độ cao, tiêu thụ nhiều năng lượng và cũng làm giảm tính chọn lọc của quá trình.

Các nhà nghiên cứu nói trên đã khảo sát các phản ứng khử hydro oxy hóa, trong đó các phân tử hydro được tách ra khỏi phân tử lớn hơn. Họ sử dụng chất xúc tác oxit coban cỡ dưới nano trên nền nhôm và trong môi trường kiểm soát oxy.

Kết quả cho thấy, bằng cách cắt một số giới hạn các liên kết C-H, phản ứng chuyển hóa xyclohexan có thể tạo ra xyclohexen và xyclohexadien trước khi diễn ra phản ứng cháy nổ để tạo thành CO₂.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật tia X phân tán để theo dõi bản chất và độ bền của chất xúc tác trong quá trình thử nghiệm xúc tác theo thời gian thực. Họ đã phát hiện ra rằng, các cụm phân tử xúc tác thực hiện phản ứng khử hydro của xyclohexan ở nhiệt độ khoảng 100oC, thấp hơn nhiều so với những điều kiện nhiệt độ được quan sát trước đó đối với loại phản ứng này. Trong khi đó, các cụm phân tử này vẫn giữ được bản chất oxy hóa và độ bền ở nhiệt độ phản ứng đến 300^oC. Chất xúc tác được sử dụng cũng có tính chọn lọc cao, tuổi thọ hoạt động cao và không bị phân hủy trong quá trình phản ứng.

Việc thực hiện quá trình chuyển hóa như trên ở nhiệt độ thấp hơn sẽ giúp bảo vệ các sản phẩm xyclohexen và xyclohexandien không bị chuyển hóa tiếp thành các sản phẩm không mong muốn.

HS

Theo Chemistry & Industry, 4/2019