作者劳拉·米尔萨普,艾姆斯实验室 信用:CC0公共领域 美国科学家
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能源部艾姆斯实验室和他们的同事发现了一种以独特的方式使用测量工具解开复杂反应网络之谜的方法
催化是许多制造业中使用的一种基本化学过程——它加速化合物分解或结合成新的化合物,用于生产各种各样的东西,如食品、药品、塑料和燃料
使催化更加精确、高效和多功能,有可能减少制造过程中的步骤数量,减少浪费或有害副产品,并降低能耗
为了做到这一点,艾姆斯实验室的助理科学家祁龙使用了一种新开发的工具,叫做操作魔角旋转核磁共振波谱法,并将其应用于高压下的实时催化反应
通过这种方式,齐白石能够描绘出复杂的活动,这些活动在催化剂的作用下转化和重组分子
“不仅仅是一两三个分子
在这个实验中,我们确定了6个中间物种、2个主要产品和10个转化步骤,这种复杂程度是这些网络的一个特征
“为了从这些复杂的反应网络中获得更高的生产率,我们在这项工作中获得的信息非常有用
" “传统催化研究的问题是,我们在开始时看到我们投入了什么,在结束时看到我们得到了什么,但中间发生的事情是缺失的一环,”艾姆斯实验室化学和生物科学部的科学家黄文宇说,他利用金属间化合物和金属有机框架在多相催化领域进行研究
“在这项工作中,我们证明了理解这些中间步骤是能够调整这些流程以实现所需最终产品的关键
" 该团队绘制了一个令人感兴趣的催化系统,因为它的产品可以用作药物或储氢技术的关键成分
凭借通过操作质谱-核磁共振图谱获得的知识,他们能够通过添加额外的催化剂在动力学控制的关键步骤中起作用(水是唯一的副产物),从反应中选择生产四氢喹啉或喹啉
齐说:“我们可以转换产品用于按需合成的想法是一个新概念。”
“研究的意义在于,我们可以避免长时间的反复试验
对于工业来说,它有可能简化生产和降低成本
" 该研究在《美国化学学会催化》上发表的论文《解读四氢喹啉或喹啉的可转换生成反应网络》中作了进一步讨论
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