Stel een metal organic framework samen met ijzer als metaal, brand de organische fractie er uit en je houdt een pracht van een katalysator voor gas-to-liquidsprocessen over. Met als extra voordeel dat je de morfologie nauwkeuriger dan ooit kunt instellen, schrijven Vera Santos, Jorge Gascon en collega’s van de TU Delft in Nature Communications.

Het idee is dan dat het ijzer klontert tot nanodeeltjes die door de verkoolde, poreuze organische massa bij elkaar worden gehouden - of liever gezegd uit elkaar. Omdat je uitgaat van een MOF met een per definitie uiterst regelmatige structuur, houd je een katalysator over waarin de nanodeeltjes ook min of meer even groot zijn en netjes door de koolstof worden verspreid.

Om de structuur precies in te stellen kun je het MOF van tevoren een extra koolstofbron laten absorberen, bijvoorbeeld furfurylalcohol.

Experimenten met Basolite F300, een simpel MOF uit Fe³⁺ en 1,3,5-benzeentricarboxylaat (BTC) bevestigen dat je zo bruikbare katalysatorkorrels kunt maken. En de eerste proeven in een gas-to-liquidsproces (GTL, ook bekend als Fischer-Tropsch) op labschaal doen vermoeden dat die korrels tegelijk zeer actief én zeer stabiel iszijn

Bij zo’n GTL-proces zet je kolen, aardgas, biomassa of een andere koolstofbron eerst om in synthesegas, een mengsel van waterstof en koolstofmonoxide, dat je daarna bij hoge druk en temperatuur aan elkaar rijgt tot langere koolwaterstofketens. Tot nu toe gebruikt men darabij voornamelijk kobaltkatalysatoren. IJzer werkt ook, is goedkoper en levert gemiddeld kortere koolwaterstofketens op, wat voor sommige toepassingen beter uitkomt. Maar wat er tot nu toe aan ijzerkatalysatoren beschikbaar was, ging in een typische GTL-reactor te snel kapot om aantrekkelijk te zijn.

De verkoolde MOF’s lijken het een stuk beter uit te houden, en de auteurs hopen dat ijzergekatalyseerde GTL nu voor het eerst echt een optie wordt.

bron: TU Delft