Volumineuze ionen maken verhouding micro- en mesoporiën instelbaar

Een behandeling met natriumhydroxide in aanwezigheid van tetrapropyl- of tetrabutylammoniumionen geeft ZSM-5 zeolieten precies de poriegrootteverdeling die je voor veel katalytische processen wilt hebben. Dat melden Javier Pérez-Ramirez en collega’s (Institut Català d’Investigació Química, Tarragona, Spanje) in het tijdschrift Advanced Functional Materials.

Het idee is dat de hydroxide-ionen de poriën van de zeoliet uitdiepen door een deel van het silicium te onttrekken aan de aluminosilicaatstructuur. Probleem is dat je zo wél een vergroting van het mesoporie-oppervlak bereikt, maar dat dat ten koste gaat van de microporiën. En in de katalyse heb je vaak een combinatie van beide poriegroottes nodig: de mesoporiën om ruimte te bieden aan de reactanten, en de microporiën als de eigenlijke katalytisch actieve plekken.

Met de relatief grote ammoniumionen kun je de toegang tot de kleinste microporiën echter ‘hydroxidedicht’ afsluiten. Wanneer je dan met natronloog gaat etsen, wordt alleen het ongeblokkeerde deel van de poriën uitgediept.

Om de verhouding tussen beide poriegroottes te definiëren, introduceren de Catalanen een ‘hierarchy factor’ (HF), die het product is van het microporievolume en het mesoporie-oppervlak. Experimenten doen vermoeden dat zeolieten met de hoogste HF het productiefst zjn.

Pérez-Ramírez is in Nederland overigens geen onbekende. In 2002 promoveerde hij cum laude aan de TU Delft op een verbeterde katalysator voor de afbraak van lachgas (N₂O), onder begeleiding van Freek Kapteijn en Jacob Moulijn. Dat onderzoek leverde hem de KNCV-katalyseprijs 2001-2002 én de Dow Energie Dissertatieprijs 2002 op.

Na een intermezzo bij Norsk Hydro is Peréz-Ramirez sinds 2005 hoogleraar in Tarragona. En redelijk uitgekeken op die lachgaskatalysator, zo liet hij begin dit jaar weten in de universiteitskrant TU Delta.

bron: C&EN