Tiết lộ 'Điệu nhảy' của chất xúc tác: Những hiểu biết mới có thể cách mạng hóa sản xuất hóa chất

Một phân tích đột phá từ các nhà nghiên cứu MIT tiết lộ rằng việc sản xuất vinyl acetate, một thành phần quan trọng trong nhiều polyme, dựa trên một quy trình xúc tác liên quan đến hai dạng chất xúc tác riêng biệt. Được công bố trên *Science*, nghiên cứu thách thức quan điểm thông thường về xúc tác chỉ dựa trên bề mặt hoặc dựa trên phân tử. Nhóm nghiên cứu, do Giáo sư Yogesh Surendranath dẫn đầu, đã phát hiện ra một 'điệu nhảy tuần hoàn' trong đó các chất xúc tác kim loại rắn biến đổi thành các phân tử và ngược lại. Sự tương tác giữa xúc tác dị thể và xúc tác đồng thể này chứng tỏ rất quan trọng đối với một quy trình hiệu quả và chọn lọc. Phản ứng đòi hỏi sự kích hoạt của cả phân tử oxy và sự kết hợp của axit axetic và etylen. Dạng chất xúc tác phân tử vượt trội với etylen và axit axetic, trong khi dạng bề mặt kích hoạt oxy. Sự chuyển đổi lẫn nhau này liên quan đến sự ăn mòn, tương tự như rỉ sét, với các loài phân tử hòa tan đóng vai trò quan trọng. Các kỹ thuật điện hóa, thường được sử dụng trong nghiên cứu ăn mòn, tiết lộ rằng tốc độ ăn mòn của chất xúc tác paladi giới hạn phản ứng tổng thể. Sự hiểu biết này có thể dẫn đến việc thiết kế các chất xúc tác được cải thiện, tận dụng sự hiệp đồng giữa vật liệu rắn và phân tử hòa tan. Deiaa Harraz, sinh viên tốt nghiệp MIT cho biết: 'Với sự hiểu biết mới này rằng cả hai loại xúc tác đều có thể đóng một vai trò, thì những quy trình xúc tác nào khác ngoài kia thực sự liên quan đến cả hai? Có lẽ những quy trình đó có rất nhiều dư địa để cải thiện có thể hưởng lợi từ sự hiểu biết này.' Các phát hiện, được hỗ trợ bởi Tổ chức Khoa học Quốc gia và Tổ chức Gordon và Betty Moore, đưa ra một quan điểm mới về thiết kế chất xúc tác, có khả năng tác động đến các quy trình sản xuất hóa chất khác nhau ngoài tổng hợp vinyl acetate.