催化剂“舞蹈”揭秘：新见解或将彻底改变化学品生产

麻省理工学院研究人员的一项突破性分析表明，醋酸乙烯酯（多种聚合物的关键成分）的生产依赖于涉及两种不同催化剂形式的催化过程。该研究发表在《科学》杂志上，挑战了传统上将催化视为仅基于表面或基于分子的观点。由 Yogesh Surendranath 教授领导的团队发现了一种“循环舞蹈”，其中固体金属催化剂转化为分子并返回。异相催化和均相催化之间的这种相互作用对于高效且选择性的过程至关重要。该反应需要激活氧分子以及乙酸和乙烯的组合。分子催化剂形式擅长处理乙烯和乙酸，而表面形式则激活氧气。这种相互转化涉及腐蚀，类似于生锈，其中可溶性分子物质起着关键作用。传统上用于腐蚀研究的电化学技术表明，钯催化剂的腐蚀速率限制了整个反应。这种理解可以促进改进型催化剂的设计，从而利用固体材料和可溶性分子之间的协同作用。麻省理工学院研究生 Deiaa Harraz 表示：“有了这种新的理解，即两种类型的催化都可能发挥作用，那么还有哪些其他催化过程实际上涉及这两种催化？也许这些过程还有很大的改进空间，可以从此理解中受益。”这项研究结果得到了美国国家科学基金会和戈登与贝蒂·摩尔基金会的支持，为催化剂设计提供了一个新的视角，可能会影响乙酸乙烯酯合成以外的各种化学品生产过程。