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研究人员展现新的化学催化办法 使塑料出产愈加节能

发帖时间:2021-06-21 06:57:57

研讨人员展现新的化学催化办法 使塑料出产愈加节能。

   资料内参         发布时刻:2021-03-23 09:37:18 塑料 + 重视专题 最新资讯。
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西北工程研讨人员展现了一种新的化学催化办法,该办法可运用较少的能量来进步丙烯的收率。这些发现能够支撑许多塑料的更节能出产过程。


作为产值最高的化学产品之一,每年出产的丙烯价值超越1000亿美元,首要用于出产各种资料的聚丙烯,从轿车零件的注塑到消费品。出产丙烯也是动力密集型的,需求约800摄氏度的温度才能将丙烷气转化为丙烯。

研究人员展示新的化学催化方法 使塑料生产更加节能

长期以来,研讨人员一直在研讨一种称为氧化脱氢的技能,该技能是一种不受丙烷约束且不受高温约束的丙烯出产办法。该办法使丙烷和氧气在催化剂上反响,生成丙烯和水。可是,因为丙烯比丙烷对氧气的反响性更高,因而该反响一般仅发生少数的丙烯。


麦考密克工程学院化学与生物工程学教授贾斯汀·诺丁斯坦(Justin Notestein)表明,这种反响是有用的,但类似于翻开煤气烧烤炉在家煮饭时,您不会发生丙烯,而仅仅焚烧丙烷。该研讨的一起通讯作者弥补说,咱们没有寻觅适宜的催化剂,而是将氧化脱氢反响分解为两个部分:脱氢和挑选性氢焚烧,然后规划了一种可按特定次序进行两种反响的串联资料。这发生了到现在报导过的最高的功率。


3月19日,在《科学》杂志上宣布了一篇题为“"Tandem In2O3-Pt/Al2O3 Catalyst for Coupling of Propane Dehydrogenation to Selective H2 Combustion”的论文。温伯格文理学院的化学教授彼得·斯特尔(Peter Stair)是该论文的另一位一起通讯作者。


在这种新办法中,研讨人员规划了两种具有纳米级挨近度的催化剂:一种铂基催化剂,能够挑选性地从丙烷中除掉氢以生成丙烯;另一种氧化铟基催化剂,能够挑选性地焚烧氢,但不焚烧丙烷或丙烯。


咱们发现纳米结构的确很重要, Notestein说,铂上的氧化铟作用很好。氧化铟上的铂作用欠安。物理上与氧化铟结合的铂不起作用。即便两种催化剂都能够完结两种反响,这种纳米结构也能够别离和摆放反响。这种结构很常见在生物学上,可是在人工资料上十分稀有。

研究人员展示新的化学催化方法 使塑料生产更加节能

该小组的测验明显进步了丙烷产值以出产丙烯。在450摄氏度下,通过单次通过反响器,测验可发生30%的收率,一起保证丙烷中超越75%的碳原子继续变成丙烯。相比之下,在没有氧气的情况下加热丙烷时,收率不或许超越24%,并且所需的催化剂一般不稳定。


没有人证明产值超越了这些热力学极限, Notestein说,从功效的视点来看,咱们的结果是第一个真实证明企图氧化而不是仅进行脱氢反响的理由。


该系统的简略规划能够通过调理反响器条件并改动两种催化剂组分来进一步优化。当时发生更高产值的办法需求更杂乱和贵重的工程解决方案。


美国西北部可继续与动力研讨所部属的催化和外表科学中心主任Notestein说,因为咱们依托工程技能方面通过验证的规划-制作-测验周期,因而或许还会有更多的改善。这些发现为咱们供给了新的成分和合理的战略,以测验寻觅高性能的催化剂系统。这关于动力消耗十分重要且现在的工程战略或许不可行的小型化工厂特别有利。 他弥补说,该团队的办法反映了国家科学基金会的Alkane资源创新和战略转型中心(CISTAR)的更大尽力,该中心为这项作业供给了资金。


这些发现还能够进一步进步制作许多用于结构和资料运用的塑料的动力功率。例如,轿车中的塑料部件使轿车分量更轻,动力功率更高,而聚合物房子外墙和壁板则经久耐用,有助于坚持房子的温温暖枯燥。


Notestein说,塑料尽管受到了许多损坏,但关于现代社会来说是必不可少的,包含尽力使社会愈加节能。运用这种新办法制作丙烯和聚丙烯等资料的动力消耗或许会大大下降,这对每个人来说都是个好消息。


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