Nanostrukturní materiály pro katalýzu a ochranu životního prostředí

Minimaliace odpadů při syntéze zeolitických katalyzátorů

Minimaliace odpadů při syntéze zeolitických katalyzátorů
Minimaliace odpadů při syntéze zeolitických katalyzátorů

Zeolity jsou mikroporézní hlinitokřemičitany s třírozměrnou krystalickou mřížkou. Ačkoliv jsou veřejnosti málo známé, představují jeden z klíčových materiálů moderní civilizace. Křemíkem bohaté zeolity představují v současnosti nejpočetnější a nejdůležitější skupinu heterogenních katalyzátorů používaných v chemickém průmyslu (zpracování ropy, petrochemie, příprava základních surovin pro chemickou výrobu) a zároveň velmi důležité materiály pro ochranu ovzduší (eliminace NOx z dieselových motorů nebo z výroby kyseliny dusičné, kdy zároveň odstraňují skleníkový oxid dusný).

Pro tak rozšířenou aplikaci zeolitických katalyzátorů je potřeba jejich masová produkce. Ta v současnosti probíhá hydrotermální syntézou, která není příliš efektivní a je spojená se značným dopadem na životní prostředí (energetická náročnost, odpadní vody apod.). V nedávné době byl popsán alternativní způsob přípravy zeolitů pomocí mechanochemické aktivace, tj. mletím syntézní směsi před syntézou s minimálním množstvím vody. Tento postup je sice velmi výhodný z hlediska životního prostředí i ekonomiky protože poskytuje velmi vysoké výtěžky (klesá tak surovinová a energetická náročnost) a minimalizuje odpadní vody, ale často nevede k cíli, krystalickému zeolitu požadované struktury.

Náš tým shrnul výsledky několikaleté práce v review, která analyzuje klíčové kroky nezbytné pro úspěšnou syntézu řady zeolitů pomocí mechanochemické aktivace. Klíčovým prvkem úspěšné mechnochemické syntézy zeolitu je sofistikovaná, kontrolovaná a dostatek energie do systému dodávající aktivace pomocí kulového mlýnu. Ta umožňuje připravit řadu zeolitových struktur, u kterých byl mechanochemický způsob syntéz využívající ruční postup dosud neúspěšný a zároveň je tato metoda vhodná pro průmyslovou aplikaci

Milling Activation for the Solvent-Free Synthesis of Zeolites. A Practical Guide 
A. Kornas, J. E. Olszówka, P. Klein, V. Pashkova, Catalysts, 11 (2021) 246.