據(jù)外媒報道，在制造業(yè)供應(yīng)鏈已經(jīng)遭受重創(chuàng)的一年里，又一項短缺讓制造商和消費者的生活變得更加復(fù)雜：塑料和食品包裝、汽車零部件、服裝、醫(yī)療和實驗室設(shè)備及無數(shù)依賴與它的其他物品。 不過現(xiàn)在，密歇根大學(xué)開發(fā)出了一種新化學(xué)催化劑，它可以為這種世界上使用范圍第二廣泛的塑料生產(chǎn)出更多的原料--丙烯。

據(jù)悉，丙烯每年要制造800萬噸的塑性聚丙烯。

據(jù)了解，這種新催化劑可以通過天然氣生成丙烯，其效率至少是目前商業(yè)催化劑的10倍。在需要再生之前，它可以持續(xù)使用10倍的時間。催化劑由鉑和錫的納米顆粒組成，由二氧化硅支撐。

密歇根大學(xué)化學(xué)工程Martin Lewis Perl學(xué)院教授Suljo Linic表示：“多年來，工業(yè)已經(jīng)從石油原料轉(zhuǎn)向了頁巖氣。因此，人們一直在努力尋找一種方法，即從頁巖氣的一種成分--丙烷中高效生產(chǎn)丙烯。這種催化劑實現(xiàn)了這個目標(biāo)。”

高效“非氧化脫氫反應(yīng)”的秘密

傳統(tǒng)上，丙烯是由煉油廠通過將石油原料分解成較輕的碳氫化合物分子的大型蒸汽裂化裝置生產(chǎn)的。而裂解頁巖氣生產(chǎn)丙烯的效率一直很低。

這種新型催化劑可以有效地從丙烷中生成丙烯--一種由三個碳原子和六個氫組成的分子，而丙烷中有兩個額外的氫。這種方法使用的過程叫做非氧化脫氫。目前催化劑效率低下的原因之一是它們需要在過程中加入氫氣。

然而新催化劑的關(guān)鍵創(chuàng)新之處在于，它使用二氧化硅作為鉑和錫納米顆粒的支撐結(jié)構(gòu)，而不是目前催化劑中使用的氧化鋁。據(jù)悉，氧化鋁會跟錫發(fā)生反應(yīng)、使錫從鉑中分離出來，進而讓催化劑發(fā)生分解。因為新催化劑會阻止這種反應(yīng)，所以它的壽命更長。

這項研究的論文第一作者、密歇根大學(xué)博士后研究員Ali Hussain Motagamwala指出：“二氧化硅作為鉑錫納米顆粒的載體之前已經(jīng)被嘗試過，但傳統(tǒng)的合成技術(shù)還不夠精確，無法使鉑和錫之間的密切相互作用。我們通過首次合成具有良好相互作用的鉑錫復(fù)合物克服了這一問題。然后，我們將這種復(fù)合物支撐在二氧化硅上以生產(chǎn)出一種非常明確的催化劑，它在非氧化丙烷脫氫過程中具有活性、選擇性和穩(wěn)定性。”

而商業(yè)化的關(guān)鍵將是找到一種方法在催化劑被碳污染后再生它。Linic指出，盡管目前的催化劑壽命很短，但化學(xué)工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種復(fù)雜的系統(tǒng)，它可以快速有效地再生被污染的催化劑。現(xiàn)在需要為這種新催化劑開發(fā)出一個類似的系統(tǒng)。

穩(wěn)定丙烯供應(yīng)

Linic說道：“建造能使這一過程商業(yè)化的工廠將是一項巨大的投資，因此，化工行業(yè)往往進展緩慢。這種催化劑非常好，但再生是下一個大問題。”

雖然這種催化劑仍處于研究階段，但它有望增加全球丙烯供應(yīng)。眼下，全球丙烯需求飆升、COVID-19導(dǎo)致的生產(chǎn)問題以及墨西哥灣沿岸生產(chǎn)這種化學(xué)品的煉油廠因颶風(fēng)相關(guān)的一系列關(guān)閉已經(jīng)耗盡了全球丙烯供應(yīng)。

關(guān)鍵詞： 非氧化脫氫反應(yīng) 制造業(yè) 供應(yīng)鏈 消費者