西北（běi）工程研究人员展示了一（yī）种新的化学催化方法（fǎ），该方法可使用较少的能量来提高丙烯的收率。这些发（fā）现可以（yǐ）支（zhī）持许多（duō）塑料的更节能（néng）生产过（guò）程。

作为产量最高的化学产品之一，每年生产的丙（bǐng）烯价值（zhí）超（chāo）过1000亿美元，主要用于生产各种材料的（de）聚丙烯，从汽车（chē）零件的注塑到消费品。生产丙烯也是能源密集型的，需要约800摄氏度的温度才能将（jiāng）丙烷气转化为丙烯。

长期以来，研（yán）究（jiū）人员（yuán）一直在研究一种称为氧化脱氢（qīng）的（de）技术，该技术是一种不受丙（bǐng）烷限制且不受高（gāo）温限制（zhì）的丙烯生产方法。该方法使丙烷和氧气在催化剂上反应，生成丙烯和水。但是，由于丙（bǐng）烯比丙烷对氧气（qì）的反应（yīng）性更高，因此该反应通常仅产生（shēng）少量的（de）丙烯。

麦考密克工程学院化学与生物工程学教授贾斯汀·诺丁斯坦（Justin Notestein）表示，这种反（fǎn）应（yīng）是有效的，但类似于打开煤气烧烤炉在家做（zuò）饭（fàn）时，您不会产生丙烯，而只是（shì）燃烧丙烷。该研究的共同通讯作者补充说，我们（men）没有寻找合适的催化剂，而是将氧化（huà）脱氢反应（yīng）分解为两个部分（fèn）：脱氢和选择性氢燃烧，然后设计了一种可按特定顺序进行两种反应的串联材料。这（zhè）产生了到目前报道过的最（zuì）高的效率。

3月19日，在《科学》杂（zá）志上发表了一（yī）篇题为“"Tandem In2O3-Pt/Al2O3 Catalyst for Coupling of Propane Dehydrogenation to Selective H2 Combustion”的论文。温伯格文理学院（yuàn）的化（huà）学教授彼得·斯特尔（Peter Stair）是该论文的另一位同时通讯作者。

在这种新方法中（zhōng），研究人（rén）员设计了两种具有纳米级（jí）接近度的催化剂（jì）：一种铂（bó）基催化剂，可以选择性地从丙（bǐng）烷中除去氢以生成（chéng）丙烯；另一种氧化铟基（jī）催化剂，可以选择性地燃烧氢，但（dàn）不燃烧丙烷或丙（bǐng）烯（xī）。

我（wǒ）们发现纳米结构确实很（hěn）重要， Notestein说，铂上的氧化铟效果很好。氧化（huà）铟上的铂效果不佳。物理上（shàng）与氧化铟结合的铂不起作用（yòng）。即使（shǐ）两（liǎng）种催化剂都可以（yǐ）完成两种反应，这种纳米结（jié）构也能（néng）够分离和排列反应。这种结构很常见在生物学上（shàng），但是（shì）在人造材（cái）料上非常罕见。

该小组的测试显着提高了丙烷（wán）产（chǎn）量以生产丙烯。在450摄氏度（dù）下，通过（guò）单（dān）次通过反应器，测试可产生30％的收率，同时确保丙烷中超过75％的碳（tàn）原子继续变成丙烯。相比之下，在没有氧气的情况下加热丙烷时，收率不可（kě）能超过24％，而且所需的催化剂通常不稳定。

没有人证明产量超过了这些热力学极限， Notestein说，从效用的角度来看，我们的结果是第（dì）一个真正（zhèng）证（zhèng）明试图氧化而不（bú）是仅进行脱（tuō）氢反应的理（lǐ）由。

该（gāi）系统的（de）简（jiǎn）单设计可以（yǐ）通过调节反应器条件并改变两种催化剂组分来进一步优化。当前产生更高产量的方法需要更复杂和昂贵的工程解决方（fāng）案。

美国西北部（bù）可持（chí）续与能源研究（jiū）所下属的催化（huà）和表面科学中心主任Notestein说，由于我（wǒ）们依靠工程技术方面经过验证（zhèng）的设（shè）计-建造-测试周期，因（yīn）此可能还会有更多的（de）改进。这些发（fā）现为我们提供了新（xīn）的（de）成（chéng）分和合理的策略，以尝试寻（xún）找高（gāo）性能的催化剂体（tǐ）系。这对于能源消耗非常重要且（qiě）目前（qián）的工程策略可能（néng）不可行的小型化工厂尤（yóu）其有（yǒu）利。 他补（bǔ）充说，该团队的方法反映了国家科学基金会的Alkane资源创新（xīn）和战略转型中心（CISTAR）的更大努力，该中心为这（zhè）项工作提供了资金。

这些发现还可以进一步提高制造许多用于结构和材料应（yīng）用的（de）塑料的能源效率。例如，汽车（chē）中的塑（sù）料部（bù）件（jiàn）使汽车重量更轻（qīng），能源效率更高，而聚合物房屋外墙和壁板则经久耐用，有助于保持房屋的温暖和干燥。

Notestein说，塑料虽然受到了很多破坏，但对于现代社会来（lái）说是必（bì）不可少的，包括努力使（shǐ）社会更加节能。使用（yòng）这种新方（fāng）法制造丙烯和聚丙烯等材料的能源消耗可能会大大降低，这对每（měi）个（gè）人来说都是个好消息。

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