In de chemische industrie zijn katalysatoren bijzonder belangrijk. Ze laten processen sneller en doelgerichter verlopen, en verlagen het energieverbruik. Zo maken ze de chemie duurzamer: minder afvalstoffen en lagere CO₂-emissie. De Amsterdamse chemici richtten zich in hun onderzoek op een katalysator voor de uiterst selectieve productie van 1-hexeen. Dat is een grondstof voor polyetheen, wereldwijd één van de meest gebruikte plastics. Omdat het om industriële processen op heel grote schaal gaat, kan een kleine verbetering van de katalysator een grote stap vooruit betekenen op het gebied van duurzaamheid.

Combinatie van technieken

Industriële katalysatoren zijn vaak erg complex van aard, en daarom is niet altijd duidelijk hoe ze precies werken. Zo is de bestudeerde katalysator voor de productie van 1-hexeen opgebouwd uit vier verschillende chemische componenten. Deze zijn opgelost in het reactiemengsel, waar ze met elkaar reageren om actieve katalytische deeltjes te vormen.

Het is wetenschappelijk gezien een enorme uitdaging om de vorming van de katalysator volledig in kaart te brengen. Met de beschikbare spectroscopische technieken is steeds maar één specifiek aspect te bestuderen. Daarom heeft promovendus Bas Venderbosch samen met collega’s Jean-Pierre Oudsen, Lukas Wolzak, David Martin en Ties Korstanje vier verschillende technieken gecombineerd. Deze maken allemaal gebruik van een ander soort licht, variërend van zichtbaar licht tot röntgenstraling.

Verschillende deeltjes

In ACS Catalysis beschrijven de onderzoekers nu hoe ze verschillende deeltjes konden identificeren, waarvan sommige duidelijk niet katalytisch actief zijn en andere juist wel. Met behulp van quantumchemische berekeningen konden ze de geïdentificeerde deeltjes vervolgens een plaats geven in het complexe vormingsproces van de katalysator. Hun resultaat biedt aanknopingspunten voor het verbeteren van de katalysator en van het katalyseproces.

Publicatie

Bas Venderbosch, Jean-Pierre H. Oudsen, Lukas A. Wolzak, David J. Martin, Ties J. Korstanje and Moniek Tromp: Spectroscopic Investigation of the Activation of a Chromium-Pyrrolyl Ethene Trimerization Catalyst ACS Catal. 2019, 9, 1197−1210 DOI: 10.1021/acscatal.8b0341