科学家发现让丙烯产量大增的隐藏原子奥秘

罗切斯特大学的研究人员研发出一种算法，能够识别控制纳米级催化剂将丙烷转化为丙烯这一复杂化学反应的原子特征。他们的研究发表在《美国化学会志》上，探究了这些详细的相互作用——由于涉及的材料会在多种状态间转变，使得这些相互作用更为复杂。
化学与可持续发展工程系助理教授悉达多·德什潘德表示：“催化活性位点上的情况存在诸多可能性，因此我们需要一种算法方法，以便轻松且有逻辑地筛选大量可能性，并聚焦于最重要的那些。我们改进了算法，并用它们对驱动这一复杂反应的金属相和氧化物相进行了非常详细的分析。”
德什潘德及其化学工程博士生斯内希塔·斯里兰加姆在研究中发现了一些意外规律。他们发现，反应中的氧化物倾向于以高度选择性的方式在有缺陷的金属位点周围形成，这一特征对稳定催化剂起到了关键作用。尽管氧化物可能呈现多种化学组成，但它始终定位在有缺陷的金属位点周围。
德什潘德指出，这些发现以及用于获取它们的算法工具，能帮助研究人员探究其他反应的原子结构，包括用于从涂料到燃料电池等产品的甲醇合成。他认为，假以时日，这一见解可引导企业采用更高效的方法生产丙烯和其他工业材料，同时减少对数十年来主导该领域的试错法的依赖。
“我们的方法具有很强的通用性，有望揭开许多数十年来一直是谜团的过程的面纱，”德什潘德说，“我们知道这些过程是有效的，也生产了大量此类化学品，但对于它们究竟为何有效，我们还有很多需要了解。”