串联催化聚丙烯塑料和智能设计提供新的途径

两个催化剂相结合的方式可以彻底改变一个关键塑料的生产。西北大学团队的方法使用铂纳米粒子使脱氢丙烷塑料前体丙烯,并选择性地燃烧产生的氢氧化铟(III)涂层。

这巨大的进步是在一种隐形材料,可以进行脱氢步骤和选择性同时燃烧的一步,在同等条件下,”西北大学的说贾斯汀Notestein。团队达到产量的37%,而前一个最好的其他研究人员的20%。“我不认为工作这么好,”Notestein承认。

聚丙烯却越来越受欢迎,因为它是一个相对容易再生塑料,因此对其前体丙烯的需求预计将超过供给,Notestein说。使丙烯丙烷氧化脱氢的已经提出,但是“没有足够的成功保证工业应用”,他补充道。西北部和他的同事彼得楼梯的团队,Notestein集团曾在之前的问题,想再试一次。

然而,研究者——主要是博士后研究欢燕面临Notestein称之为“棘手的挑战”在处理氢。丙烷脱氢是一个平衡的过程,也就是说,让氢副产品建立减慢进程。丙烷所需的铂催化剂脱水可以燃烧氢、水与氧气反应。但这是unselective,冒着燃烧宝贵的丙烷和丙烯在同一时间。“选择性差丙烷氧化并不特别有趣的,除非你想在你的后院烧烤汉堡,“Notestein说。

其他科学家也避免这样的挑战将脱氢和燃烧的步骤,执行一个接一个,或一个反应堆的不同部分。西北大学的研究人员是受大规模策略选择性氢燃烧催化剂,因此他们之前消耗所有可用的氧气反应混合物脱氢催化剂。

更清洁的塑料

团队因此想复制这个纳米,涂层的外层(III)氧化铟的核心alumina-supported铂纳米催化剂。燕利用了一种叫做原子层沉积(ALD)、纳米加工中常用但只有最近在这个催化上下文可用。Notestein说,退化的关键优势是它的催化功能允许我们组织垂直于表面,而不是平行的。

高中生梅西南达和博士生Izabela Samek发达ALD协议和本科生滇京建立了反应动力学模型,该模型是非常有用的在向我们展示如何思考的化学”,Notestein说。证据表明,我们直接把氢原子从铂表面氧化铟通过表面扩散,”他说。我们觉得是快速消费的关键氢原子和氧气。

会塔伦蒂诺来自英国伦敦帝国理工学院的说,这是“一个很好的例子,如何串联催化加上智能催化剂在化工生产的设计可以克服当前的挑战”。这项工作的一个非常重要的元素之间的耦合是丙烷脱氢和选择性氢燃烧大大提高丙烯选择性,”她说。

金龙龚从天津大学在中国称之为“优雅”和“智能设计串联催化”。但是他补充说,对原子水平的技术控制结构的催化体系需要进一步发展为工业规模的。

本研究表明“肾上腺脑白质退化症”是“一个非常有效的方法修改催化剂”Notestein说,公司现在规模的方法。ALD还支持通用催化的策略将氧化活性的金属,他说。他的团队正在研究应用方法其他烷烃串联反应的光线。