Liqnin bitkilərə struktur gücünün çox hissəsini verir və təbiətdə tapılan aromatik kimyəvi maddələrin ən böyük bərpa olunan mənbəyini təmsil edir. O, kənd təsərrüfatı və meşə təsərrüfatının tullantı biokütləsinin əhəmiyyətli bir hissəsini (35%-ə qədər) təşkil edə bilər. Bununla belə, ligninin mürəkkəb molekulyar quruluşu onu səmərəli şəkildə parçalamağı çox çətinləşdirir, bu da onun davamlı istehsalda potensial istifadəsini məhdudlaşdırır.
ACS Catalysis-də dərc olunan araşdırmada, Kimya Mühəndisliyi Departamentindən Dr. Christopher Parlett, Xinyue Zhou və Yutao Jiang-ın daxil olduğu beynəlxalq komanda yüksək effektiv "tək atomlu katalizator" hazırlayıb. Tədqiqatçılar həmçinin molekulyar səviyyədə katalizatorun liqnini bir yerdə saxlamağa kömək edən güclü kimyəvi bağları necə pozduğunu müəyyən ediblər. Katalizatorda azot qatqılı karbon materialının içərisinə daxil edilmiş fərdi rutenium atomları var.
Rutenium atomlarını təcrid etməklə, dizayn güclü katalitik performans təmin edə bilər, eyni zamanda çox az miqdarda metal tələb edir və ənənəvi sistemlərlə müqayisədə səmərəliliyi artırır. Katalizatorun lignini necə parçaladığını aşkara çıxarmaq Liqnin araşdırmasındakı davamlı maneələrdən biri katalizatorun hansı hissələrinin materialın qeyri-adi güclü kimyəvi bağlarının qırılmasına cavabdeh olduğunu dəqiq müəyyən etməkdir. Bu məlumat olmadan, tədqiqatçılar daha effektiv katalizatorların layihələndirilməsi üçün məhdud təlimata sahib idilər.
Komanda müəyyən etdi ki, “Ru-N4 saytı” kimi tanınan xüsusi atom quruluşu xüsusilə vacibdir. Bu saytlar oksigen molekullarını aktivləşdirir və liqnin daxilində həm karbon-oksigen, həm də karbon-karbon bağlarının qırılmasına kömək edir. Laboratoriya təcrübələri və hesablama modelləşdirmənin birləşməsindən istifadə edərək, tədqiqatçılar prosesi daha ətraflı şəkildə yenidən qura bildilər.
Katalizator əvvəlcə oksigeni aktivləşdirir və yüksək reaktiv növlər yaradır. Bu növlər daha sonra liqnin quruluşuna hücum edir və onu daha kiçik molekullara bölürlər. Optimallaşdırılmış şəraitdə sınaqdan keçirildikdə, katalizator demək olar ki, bütün model liqnin birləşmələrini çevirdi və fenol daxil olmaqla qiymətli kimyəvi məhsulların yüksək məhsuldarlığını yaratdı.
Proses həm də nisbətən mülayim şəraitdə işləyir və sərt kimyəvi maddələr tələb etmir. Bu birləşmə kimyəvi istehsalın daha davamlı üsullarını inkişaf etdirmək üçün yanaşmanı faydalı edə bilər. Tədqiqatçılar sadələşdirilmiş model birləşmələrdən kənara çıxdılar və katalizatoru bir neçə biokütlə mənbələrindən toplanmış real liqnin üzərində sınaqdan keçirdilər.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
