聚丙烯是一種常見的塑料，用于當(dāng)今許多必需品，如食品容器和醫(yī)療器械。由于聚丙烯如此受歡迎，用于制造聚丙烯的化學(xué)品需求也激增。這種化學(xué)品丙烯可由丙烷生產(chǎn)。丙烷是一種常用于燒烤架的天然氣。
美國能源部 (DOE) 阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和艾姆斯國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家現(xiàn)在報告了一種比目前使用的工藝更快、更節(jié)能的丙烯生產(chǎn)方法。這項研究發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。
將丙烷轉(zhuǎn)化為丙烯通常需要使用金屬催化劑，例如鉻或鉑，催化劑位于載體材料(例如氧化鋁或二氧化硅)上。催化劑可加速反應(yīng)。然而，它也需要較高的操作溫度和能耗。
在一個合作項目中，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和艾姆斯研究中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鋯與氮化硅結(jié)合可增強(qiáng)丙烷氣體轉(zhuǎn)化為丙烯的催化轉(zhuǎn)化。與鉻等其他非貴金屬相比，鋯的反應(yīng)速度更快、毒性更小、能耗更低。鋯的成本也低于鉑等貴金屬催化劑。
這項發(fā)現(xiàn)還揭示了一種降低催化過程溫度的方法。反過來，這也減少了二氧化碳的排放量。二氧化碳占美國溫室氣體排放量的近 80%。
此外，這項研究還讓人們了解到在丙烷催化轉(zhuǎn)化為丙烯的過程中其他低成本金屬所能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)性。
一段時間以來，阿貢化學(xué)家 David Kaphan 和 Max Delferro 一直在系統(tǒng)地研究非傳統(tǒng)表面如何影響和促進(jìn)催化作用。作為這項研究的首席研究員，他們希望了解非傳統(tǒng)金屬催化劑在非傳統(tǒng)載體上與傳統(tǒng)材料在丙烷催化轉(zhuǎn)化過程中的表現(xiàn)如何。
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