กลไกการเกิดไดเมทิลอีเทอร์จากปฏิกิริยาดึงน้ำออกของเมทานอลบนตัวเร่งปฏิกิริยาซัลเฟต-เซอร์โคเนีย
ที่ปริมาณซัลเฟอร์ต่ำ (pathway I) และที่ปริมาณซัลเฟอร์สูง (pathway II)

ผศ.ดร.ธงไทย วิฑูรย์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

         เมทิลอีเทอร์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียมที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ในทางเคมีอุตสาหกรรมใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีอื่นๆ..และยังสามารถใช้เป็นพลังงานทางเลือกที่สะอาดได้อีกด้วย..ปัจจุบันเทคนิคหลักที่ใช้ในการผลิตเมทิลอีเทอร์ มาจากปฏิกิริยาดึงน้ำออกของเมทานอล ซึ่งโดยปกติแล้ว ในการใช้งานเชิงพาณิชย์นั้นใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดซีโอไลท์..งานวิจัยนี้ได้มุ่งศึกษาถึงทางเลือกของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่..คือตัวเร่งปฏิกิริยาซัลเฟตเซอร์โคเนียผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาคอปเปอร์ออกไซด์-ซิงค์ออกไซด์-เซอร์โคเนีย..เพื่อให้ได้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในการสังเคราะห์เมทิลอีเทอร์โดยตรงจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผลการวิจัยพบว่าปริมาณซัลเฟอร์ส่งผลอย่างมากต่อโครงสร้างและเคมีพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา..โดยการเติมซัลเฟอร์ในปริมาณที่เหมาะสมสามารถสร้างรูพรุนในตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในการเร่งปฏิกิริยา ผลการวิเคราะห์ด้วย FTIR, XANES ณ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) รวมกับผลวิจัยจากห้องปฏิบัติการอื่นๆ ยังเปิดเผยอีกว่าปริมาณซัลเฟอร์ในตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 5–10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักจะเกิดไซต์กรดลิวอิสเมื่อทำปฏิกิริยา และเมื่อเพิ่มปริมาณซัลเฟอร์เป็น 15–30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จะส่งผลให้เกิดการสร้างไซต์กรดบรอนสเตด และยังพบว่าการที่มีกรดลิวอิสอยู่ทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเสื่อมสภาพได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตามภายหลังจากการทำการทดลองเป็นเวลา 75 ชั่วโมง พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวสูญเสีย 16.9 เปอร์เซ็นต์ ของความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเริ่มต้น..ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลท์มีเสถียรภาพในการเร่งปฏิกิริยาที่ดีกว่าโดยพบการสูญเสียเพียง..2.85 เปอร์เซ็นต์ ของความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเริ่มต้น โดยการวิจัยขั้นต่อไปคือการศึกษาหาสาเหตุของการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาและการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีเสถียรภาพสูงยิ่งขึ้น