根據(jù)對(duì)舊催化過程的新分析，可以可持續(xù)地制造汽車輪胎和運(yùn)動(dòng)鞋鞋底的關(guān)鍵成分。丁二烯是合成橡膠的重要組成部分，目前由石化行業(yè)從化石儲(chǔ)量中生產(chǎn)。

但它可以使用一種不尋常的舊催化劑的現(xiàn)代化版本，通過可再生乙醇的一步反應(yīng)有效地制造出來?！岸《┠壳白鳛槭I(yè)的副產(chǎn)品生產(chǎn)，這可能導(dǎo)致其供應(yīng)短缺，”Javier Ruiz-Martinez 實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家 Sang-Ho Chung 解釋說，他與他共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)工作?！按送?，這些路線顯然是不可持續(xù)的，”他補(bǔ)充道。

丁二烯生產(chǎn)中的這些挑戰(zhàn)重新激發(fā)了人們對(duì) 1930 年代首次開發(fā)的列別杰夫工藝的興趣，該工藝在單個(gè)催化反應(yīng)器中將乙醇轉(zhuǎn)化為丁二烯?！翱沙掷m(xù)的丁二烯可以通過在列別杰夫工藝中使用生物乙醇來制造，甚至可以使用尖端的二氧化碳到乙醇工藝來制造乙醇，”Chung 說。

列別杰夫工藝由二氧化硅-氧化鎂催化劑驅(qū)動(dòng)，這些催化劑是通過一種稱為濕捏合的不尋常方法生產(chǎn)的。該方法涉及在連續(xù)混合下在水中合并固體催化劑前體。

“濕法捏合在催化劑制備中并不常見，但它通常用于為 Lebedev 工藝制備高性能硅鎂催化劑，”Ruiz-Martinez 說。

然而，改進(jìn)的濕法捏合催化劑主要是通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。為什么有些催化劑優(yōu)于其他催化劑尚不完全清楚，“了解這些材料是如何形成的是制備更好催化劑的第一步，”Ruiz-Martinez 說。

Chung、Ruiz-Martinez 和他們的 KAUST 同事使用固態(tài)核磁共振波譜研究了真實(shí)濕捏合條件下硅鎂催化劑的形成。“我們發(fā)現(xiàn)，基于硅物質(zhì)在氧化鎂上的交叉沉積和鎂物質(zhì)在二氧化硅上的交叉沉積，形成了兩種不同的催化劑顆粒，”Chung 說。研究結(jié)果發(fā)表在《自然催化》雜志上。

至關(guān)重要的是，他們表明二氧化硅顆粒上的硅酸鎂傾向于產(chǎn)生乙烯作為不需要的副產(chǎn)物?！坝辛诉@種理解，我們就可以只合成對(duì)丁二烯生產(chǎn)有活性的催化劑顆粒，而避免產(chǎn)生乙烯的顆粒，”Chung 說。

該團(tuán)隊(duì)還表明，最好的催化劑也有非常接近的某些活性位點(diǎn)?！斑@有助于我們?yōu)檫@一過程開發(fā)下一代催化劑，”RuizMartinez 說?！拔覀冋谌〉昧己眠M(jìn)展，并且已經(jīng)有了更具選擇性的版本，這可能是該流程商業(yè)化的關(guān)鍵一步。”