2019年12月17日
研究小组设计的一种新型催化剂，以极高的效率将生物质转化为燃料，为生产下一代可再生材料提供了新的机会。欧洲杯足球竞彩该团队由曼彻斯特大学领导。
优化的沸石催化剂(NbAlS-1)，使高效的化学反应生成丁烯，一种可再生能源，而不需要消耗大量的能量进行转换。图片来源:ORNL/Jill Hemman。
在能源部橡树岭国家实验室中子散射实验对了解沸石催化剂的行为和化学动力学，为提高其性能提供信息起到了重要作用。沸石是一种用于工业催化的普通多孔材料。
这种被称为NbAlS-1的新型改良催化剂将生物质原料转化为轻烯烃。欧洲杯足球竞彩轻烯烃是一组石油化学物质，如丁烷、丙烯和乙烷，用于制造液体燃料和塑料。虽然优化的催化剂有超过99%的非凡收率，但它不需要太多的能源相比，其前身。研究人员的研究发表在自然材料杂志上。
工业严重依赖从原油中提取的轻烯烃，但它们的生产可能对环境产生负面影响。以前从提纯的含氧化合物中生产丁烯的催化剂需要大量的能量，或者极高的温度。这种新型催化剂可以在更温和的条件下直接转化含氧化合物，能耗更低，更环保．
林龙飞，研究首席作者，曼彻斯特大学
有机物，生物质，可以被改变和利用为原料和燃料。它通常是从剩余的农业废弃物中提取出来的，如稻草、草和木材，这些废弃物被分解并加入催化剂中。这种催化剂将农业废料转化成一种叫做丁烯的富含能量的气体。石油和化学工业使用这种丁烯来制造液体燃料、聚合物和塑料，而这些都是从石油中产生的。
化学反应通常需要大量的能量来分解由氢、氧和碳等元素形成的强大键。某些键可能需要加热到1000°C(超过1800°F)或更多，在强键被破坏之前。
为了实现更环保的设计，研究人员通过用铝和铌取代沸石中的硅原子来掺杂催化剂。这种置换产生了化学不平衡状态，导致键分离，并大大减少了极端程度的热处理要求。
在催化剂表面发生的化学反应可能是极其复杂的。如果你不小心控制压强，温度和浓度，你最终会生成很少的丁烷．为了获得高收率，你必须优化工艺，为了优化工艺，你必须了解工艺是如何工作的．
程永强，研究员，橡树岭国家实验室
中子是分析这类化学反应的理想材料，因为它们对氢等轻元素非常敏感，而且具有极强的穿透性。
利用ORNL的散裂中子源上的VISION光谱仪，科学家们根据化学键的振动特征准确地确定了存在的化学键的类型和它们的功能方式。这些数据使研究人员能够重建提高催化剂性能所需的化学序列。
在设计这样一种高性能催化剂的过程中，我们进行了大量的试验和错误。我们越了解催化剂的工作原理，就越能指导下一代材料的设计过程欧洲杯足球竞彩．
杨思海，研究通讯作者，英国曼彻斯特大学
研究人员在英国的钻石光源使用同步加速器x射线衍射测量，以发现催化剂的原子结构。他们还在卢瑟福阿普尔顿实验室的ISIS中子和介子源进行了补充中子散射测量。
除了林、陈、杨、其他研究的合作者包括阿勒娜m . Sheveleva伊万·达席尔瓦克里斯托弗·m·a . Parlett Zhimou Tang Yueming Liu Mengtian粉丝,韩雪,约瑟夫·h·卡特Floriana金枪鱼,埃里克·j·l·麦克因尼斯卢克·l·德门Svemir Rudić,Anibal j . Ramirez-Cuesta和赵c .唐。
来源:https://www.ornl.gov/