受生物学和纳米工程催化剂的启发,澳大利亚墨尔本的RMIT大学(皇家墨尔本理工大学)的研究人员开发了陶瓷催化剂颗粒,该颗粒具有大孔和介孔的多孔网络,可用于将杂质含量高的原料(例如用过的食用油)转化为有价值的产品(例如生物柴油燃料)。
为了实现将混合原料转化为柴油,催化剂材料的大孔用硫酸氧化锆固体酸涂层选择性功能化,而较小的中孔用MgO固体纳米微粒选择性功能化。废弃物原料先进入大孔,大孔中含有的酸活性位可以对其进行酸催化的酯化预处理,所以当原料进入介孔结构之前就已经转变为中性,在介孔内被碱催化形成生物柴油。
研究人员称,多孔陶瓷骨架制造成本低廉,能够以精确的方式按设定的顺序进行多个反应。而且,分割的活性位和基质通道保护活性位免受杂质的影响。RMIT大学的联合首席研究员Karen Wilson指出:新催化剂的设计模仿了人类细胞中酶的配位络合化学反应的方式,以前开发的催化剂可以同时进行多个化学反应,但几乎无法控制这些反应,而且效率低下,难以预测。
RMIT大学研究团队下一步将把催化剂的产量从克增加到千克,并采用3D打印技术来加速商业化。该团队正在寻找商业合作伙伴,以生产一系列具有不同应用的商业催化剂。