МРТ визуализация может помочь развитию Catalyst

КАТАЛИЗ

Использование параводорода-поляризованного газа, исследователи в США кафедра Лоуренса в Беркли и энергетики Национальной лаборатории (<a target="_blank" href="http://www.lbl.gov" rel="nofollow"> www.lbl . пра </ A>) и Univ. Калифорнии (UC) в Беркли успешно применили магнитно-резонансной томографии (МРТ) для изучения реакций в газовой фазе на микроуровне - значительный шаг на пути совершенствования структуры катализаторов и каталитических реакторов, говорят они.

Их методика использует параводорода-поляризованного газа, чтобы сигнал МРТ достаточно сильны, чтобы обеспечить прямой визуализации газовой фазы потока над активными катализаторами в упакованном кровать микрореакторах. Таким образом, газов и жидкостей можно отслеживать в микрофлюидальном устройств, таких как "лаборатория-на-чипе", а также в пустоты плотно упакованных кровать реактора катализатора.

"Это первый раз гиперполяризационная газ был использован для непосредственного изучения каталитических продуктов реакции в таких небольших масштабах и без использования трассирующих частиц," комментирует Луис Bouchard, химик UC в команде. "Это открывает двери для будущих исследований гетерогенного катализа, в котором все уникальные преимущества МРТ, таких, как Velocimetry и пространственно-зависимых величин имеются".

МРТ и аналогичные технологии, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), мощные аналитические инструменты, а также может быть полезен для характеристики каталитического реактора и реакций в микрофлюидальном устройств. Тем не менее, низкая чувствительность при использовании обычных методов MR1/NMR ограничивает их применимость для исследования катализа микроуровне.

Ученые использовали параводорода преодолеть низкую чувствительность. При стандартных температуре и давлении водорода существует в виде приблизительно 75% орто-водорода и 25% параводорода. В пункт форму, протонов в ядре есть противоположными спинами. Увеличение доли пара-водорода в смеси приводит к спин-поляризованных продукт после гидрирования реакции. При благоприятных условиях, это гиперполяризации могут быть переданы на ядрах интерес и используются существенно повысить прочность их МРТ / сигналы ЯМР на несколько порядков величины.

Бушар и его коллеги нашли способ использовать газ расширения пара-водорода в сочетании с пропилена газа и гетерогенизированных катализатором для достижения сильного МРТ / сигнал ЯМР от образцов в газовой фазе - то, что только было сделано, прежде чем использовать гиперполяризационная благородных газов и дорогостоящего оборудования поляризации. Смесь полипропилена и пара-водорода обогащенного газа (около 40% рН ^ 2 ^ к югу), пропускается через ячейку реактора родия катализатор на основе иммобилизованных на силикагеле изменение, где гидрогенизации происходит. Это приводит к спин-поляризованных пропана, которая передается на МРТ / магнит ЯМР. Катализатора, свободной гиперполяризационная газа пропана могут быть использованы для повышения МРТ / ЯМР.

Техника готова к использованию в настоящее время для изучения реакции гидрирования. В будущем исследователи хотели бы расширить его применение в исследовании других типов катализаторов и реакций.

Команда Беркли разработала ЯМР основан метод управления пространственно-временной аспект доставки продукта в поляризованном microreactor. Это позволяет точно контролировать, как последующие химические реакции, визуализируются и изучены.