Ahli Kimia Mengembangkan Katalis yang Bisa Menghemat Energi Dunia

Dalam penelitian mereka, para insinyur University of Wisconsin di Madison mengembangkan dan menggunakan teknik pemodelan yang kuat untuk mensimulasikan reaksi katalitik pada skala atom.

Untuk penelitian ini, mereka mengamati reaksi yang melibatkan katalis logam transisi dalam bentuk partikel nano, yang meliputi unsur-unsur seperti platinum, paladium, rhodium, tembaga, nikel, dan lainnya yang penting dalam industri dan energi hijau.

Menurut model katalisis permukaan kaku saat ini, atom katalis logam transisi yang padat memberikan permukaan 2D tempat reaktan kimia menempel dan berpartisipasi dalam reaksi.

Ketika tekanan dan panas atau listrik yang cukup diterapkan, ikatan antara atom dalam reaktan kimia putus, memungkinkan fragmen untuk bergabung kembali menjadi produk kimia baru.

"Asumsi yang berlaku adalah bahwa atom-atom logam ini terikat kuat satu sama lain dan hanya menyediakan 'titik pendaratan' untuk reaktan," kata Mavrikakis.

"Apa yang diasumsikan semua orang adalah bahwa ikatan logam-logam tetap utuh selama reaksi yang dikatalisasi."

"Jadi di sini, untuk pertama kalinya, kami mengajukan pertanyaan, 'Mungkinkah energi untuk memutuskan ikatan dalam reaktan memiliki jumlah yang sama dengan energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan di dalam katalis?"

Menurut model Mavrikakis, jawabannya adalah ya. Energi yang disediakan untuk banyak proses katalitik berlangsung cukup untuk memutuskan ikatan dan memungkinkan atom logam tunggal (dikenal sebagai adatom) terlepas dan mulai berjalan di permukaan katalis.

Adatom ini bergabung menjadi kelompok, yang berfungsi sebagai situs pada katalis di mana reaksi kimia dapat berlangsung jauh lebih mudah daripada permukaan katalis yang kaku.

Menggunakan satu set perhitungan khusus, tim melihat interaksi industri penting dari delapan katalis logam transisi dan 18 reaktan, mengidentifikasi tingkat energi dan suhu cenderung membentuk cluster logam kecil tersebut, serta jumlah atom di setiap cluster, yang juga dapat sangat mempengaruhi laju reaksi.

Baca Juga: Berapa Energi dan Emisi yang Bisa Dihemat Lewat Bekerja dari Rumah?

PROMOTED CONTENT