催化劑「舞蹈」揭秘：新見解或將徹底改變化學品生產

麻省理工學院研究人員的一項突破性分析表明，乙酸乙烯酯（多種聚合物的關鍵成分）的生產依賴於涉及兩種不同催化劑形式的催化過程。該研究發表在《科學》雜誌上，挑戰了傳統上將催化視為僅基於表面或基於分子的觀點。由 Yogesh Surendranath 教授領導的團隊發現了一種「循環舞蹈」，其中固體金屬催化劑轉化為分子並返回。異相催化和均相催化之間的這種相互作用對於高效且選擇性的過程至關重要。該反應需要激活氧分子以及乙酸和乙烯的組合。分子催化劑形式擅長處理乙烯和乙酸，而表面形式則激活氧氣。這種相互轉化涉及腐蝕，類似於生鏽，其中可溶性分子物質起著關鍵作用。傳統上用於腐蝕研究的電化學技術表明，鈀催化劑的腐蝕速率限制了整個反應。這種理解可以促進改進型催化劑的設計，從而利用固體材料和可溶性分子之間的協同作用。麻省理工學院研究生 Deiaa Harraz 表示：「有了這種新的理解，即兩種類型的催化都可能發揮作用，那麼還有哪些其他催化過程實際上涉及這兩種催化？也許這些過程還有很大的改進空間，可以從此理解中受益。」這項研究結果得到了美國國家科學基金會和戈登與貝蒂·摩爾基金會的支持，為催化劑設計提供了一個新的視角，可能會影響乙酸乙烯酯合成以外的各種化學品生產過程。