این کاتالیزور جدید که از نانومواد ساخته شده است، دارای ساختاری پایدار بوده و در دماهای بالا بسیار واکنش پذیر است؛ این ویژگی ها موجب افزایش کارآیی آن در تبدیل متان به فرمالدهید به میزان دو برابر شده است.
فرمالدهید یک ماده پرکابرد صنعتی است که به عنوان ماده اولیه برای تولید مواد ضدعفونی کننده، مواد نگهدارنده، انواع پلیمرها و غیره کاربرد دارد.
متان که ترکیب اصلی گاز طبیعی است، یک گاز گلخانه ای بالقوه محسوب می شود و مانند نفت با استفاده از فرآیندهای شیمیایی مناسب می توان آن را به ترکیبات پرکاربرد و مفید تبدیل کرد. اما مشکل اینجاست که ساختار شیمیایی متان بسیار پایدار بوده و به سادگی با سایر مواد واکنش نمی دهد. به همین علت تا کنون این ماده به عنوان سوخت برای گرمایش و سیستم حمل و نقل مورد استفاده قرار گرفته است.
برای ایجاد واکنش بین متان و سایر ترکیبات شیمیایی لازم است دمای آن تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد و در این دما نیز استفاده از یک کاتالیزور با ساختاری پایدار ضروری است. کاتالیزورهایی که تا کنون مورد استفاده قرار گرفته اند کمتر از ۱۰ درصد متان را به فرمالدهید تبدیل می کنند.
کاتالیزور جدید دارای یک ساختار دولایه است که هسته آن از نانوذرات اکسید وانادیوم تشکیل شده و روی آن با لایه نازکی از آلومینیوم پوشیده شده است. بدین ترتیب پوسته آلومینیومی نانوذرات اکسید وانادیوم را در بر گرفته است. این پوسته از ذرات تشکیل دهنده هسته محافظت کرده و موجب پایداری و واکنش پذیری کاتالیزور در دماهای بالا می شود. این کاتالیزور جدید بازده واکنش تبدیل متان به فرمالدهید را تا ۲۲ درصد افزایش داده است.
این تحقیقات از آن جهت دارای اهمیت است که در طول ۳۰ سال گذشته فناوری کاتالیزور مورد استفاده در فرآیند تبدیل متان به فرمالدهید بدون تغییر باقی مانده است.
محققان در تلاشند تا فناوری تولید این کاتالیزور را توسعه دهند و آن را در مقیاس صنعتی تولید کنند.
گزارش کامل این تحقیقات درنشریه Catalysis منتشر شده است.