科学家揭开了40岁的催化剂的令人惊讶的秘密

时间：2022-05-15 08:25:24 来源：

催化剂钛硅藻土硅灰石硅酸盐的3D模型与钛对（浅灰色）。

工业催化剂TS-1的活性依赖于钛对/催化剂发育的重要发现。

'硅铁矿-1'（TS-1）不是新的催化剂：它已经近40年了，自发展和发现其将丙烯转化为环氧丙烷的能力，是化学工业中重要的基础化学品。现在，通过结合各种方法，来自科隆大学的埃尔·苏黎世的科学家团队，弗里茨·哈伯研究所和巴斯夫已经推出了这种催化剂的令人惊讶的作用机制。来自科隆，教授博士博士的工作组参与了化学部的博尔克雷斯尔。这些调查结果将有助于催化剂研究前进。

用于工业用环氧丙烷制备聚氨酯，防冻剂添加剂和液压流体等产品。在全球化学工业中每年生产超过1100万公吨环氧丙烷，其中通过过氧化氢氧化丙烯已经产生了100万公吨。该化学反应由TS-1，微孔，晶体材料催化，由硅和氧组成并含有少量钛。催化剂已成功使用40岁，专家假设TS-1的活性中心含有纯净的分离的钛原子，可确保催化剂的特殊反应性。

来自科隆大学的Eth苏黎世的研究人员团队，Fritz Haber Institute和巴斯夫质疑这一假设。“近年来，疑虑是关于行动机制是否正确的假设是正确的，因为它主要依赖于可比催化剂的类比和较少的实验证据。但是，如果您尝试在错误的假设的基础上优化催化剂，那么非常困难，并且可以以完全错误的方向引导您。因此，重要的是要更加密切地研究这一假设，“巴斯夫科学家Henrique Teles博士解释，科学出版物的共同作者之一，合作的起点。

在现已本质上发表的一项研究中，该团队能够通过使用固态NMR研究和计算机建模，表明两个相邻的钛原子是解释特定催化活性所必需的。这反过来导致研究团队得出结论，钛原子不是分离，而是催化活性中心由钛对组成。“我们在研究中使用的方法都没有是新的，但研究中涉及的研究群体都没有自己进行调查，”强调来自苏黎世的ChristopheCopéret教授，该出版物的相应作者。“只有不同专业领域和各种技术的组合使得可以更接近催化剂的活跃中心。”

“我们已经在多年工作了多年以阐明均匀钛催化剂的反应机制，发现 - 与文献中的假设相反 - 过氧化氢由钛对激活。我们在目前在研究中看到的，这是一个特殊的时刻，即均匀催化的结果也适用于异质催化，“科隆大学的Albrecht Berkessel联合作者教授说。柏林Fritz Haber Institute的联合作用者托马斯·卢肯博士补充说：“我们非常高兴我们能够为这项研究做出贡献。通过我们的分析，我们能够证实得出的结论。硅藻活性中心的知识具有重要意义，并在催化剂研究中开辟了新的可能性。“

该团队确信这项研究的结果不仅有助于改善现有催化剂，还会有助于开发新的均匀和异质催化剂。

参考：“钛硅灰石钛的二核遗址高效环氧化物”通过克里斯托弗P. Gordon，Hauke Engler，Amadeus Samuel Tragl，Milivoj Plodinec，Thomas Lungenbein，Albrecht Berkessel，Joaquim Henrique Teles，Andrei-Nicolae Parvulescu和ChristopheCopéret，10月28日， Nature.doi：
10.1038 / s41586-020-2826-3

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