受生物學和納米工程催化劑的啟發,澳大利亞墨爾本的RMIT大學(皇家墨爾本理工大學)的研究人員開發了陶瓷催化劑顆粒,該顆粒具有大孔和介孔的多孔網絡,可用于將雜質含量高的原料(例如用過的食用油)轉化為有價值的產品(例如生物柴油燃料)。
為了實現將混合原料轉化為柴油,催化劑材料的大孔用硫酸氧化鋯固體酸涂層選擇性功能化,而較小的中孔用MgO固體納米微粒選擇性功能化。廢棄物原料先進入大孔,大孔中含有的酸活性位可以對其進行酸催化的酯化預處理,所以當原料進入介孔結構之前就已經轉變為中性,在介孔內被堿催化形成生物柴油。
研究人員稱,多孔陶瓷骨架制造成本低廉,能夠以精確的方式按設定的順序進行多個反應。而且,分割的活性位和基質通道保護活性位免受雜質的影響。RMIT大學的聯合首席研究員Karen Wilson指出:新催化劑的設計模仿了人類細胞中酶的配位絡合化學反應的方式,以前開發的催化劑可以同時進行多個化學反應,但幾乎無法控制這些反應,而且效率低下,難以預測。
RMIT大學研究團隊下一步將把催化劑的產量從克增加到千克,并采用3D打印技術來加速商業化。該團隊正在尋找商業合作伙伴,以生產一系列具有不同應用的商業催化劑。