據外媒報道，在製造業供應鏈已經遭受重創的一年裡，又一項短缺讓製造商和消費者的生活變得更加複雜：塑料和食品包裝、汽車零部件、服裝、醫療和實驗室設備及無數依賴與它的其他物品。不過現在，密歇根大學開發出了一種新化學催化劑，它可以為這種世界上使用範圍第二廣泛的塑料生產出更多的原料–丙烯。
據悉，丙烯每年要製造800萬噸的塑性聚丙烯。
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據了解，這種新催化劑可以通過天然氣生成丙烯，其效率至少是目前商業催化劑的10倍。在需要再生之前，它可以持續使用10倍的時間。催化劑由鉑和錫的納米顆粒組成，由二氧化硅支撐。
密歇根大學化學工程Martin Lewis Perl學院教授Suljo Linic表示：“多年來，工業已經從石油原料轉向了頁岩氣。因此，人們一直在努力尋找一種方法，即從頁岩氣的一種成分–丙烷中高效生產丙烯。這種催化劑實現了這個目標。”
高效“非氧化脫氫反應”的秘密
傳統上，丙烯是由煉油廠通過將石油原料分解成較輕的碳氫化合物分子的大型蒸汽裂化裝置生產的。而裂解頁岩氣生產丙烯的效率一直很低。
這種新型催化劑可以有效地從丙烷中生成丙烯–一種由三個碳原子和六個氫組成的分子，而丙烷中有兩個額外的氫。這種方法使用的過程叫做非氧化脫氫。目前催化劑效率低下的原因之一是它們需要在過程中加入氫氣。
然而新催化劑的關鍵創新之處在於，它使用二氧化硅作為鉑和錫納米顆粒的支撐結構，而不是目前催化劑中使用的氧化鋁。據悉，氧化鋁會跟錫發生反應、使錫從鉑中分離出來，進而讓催化劑發生分解。因為新催化劑會阻止這種反應，所以它的壽命更長。
這項研究的論文第一作者、密歇根大學博士后研究員Ali Hussain Motagamwala指出：“二氧化硅作為鉑錫納米顆粒的載體之前已經被嘗試過，但傳統的合成技術還不夠精確，無法使鉑和錫之間的密切相互作用。我們通過首次合成具有良好相互作用的鉑錫複合物克服了這一問題。然後，我們將這種複合物支撐在二氧化硅上以生產出一種非常明確的催化劑，它在非氧化丙烷脫氫過程中具有活性、選擇性和穩定性。”
而商業化的關鍵將是找到一種方法在催化劑被碳污染后再生它。Linic指出，儘管目前的催化劑壽命很短，但化學工業已經開發出一種複雜的系統，它可以快速有效地再生被污染的催化劑。現在需要為這種新催化劑開發出一個類似的系統。
穩定丙烯供應
Linic說道：“建造能使這一過程商業化的工廠將是一項巨大的投資，因此，化工行業往往進展緩慢。這種催化劑非常好，但再生是下一個大問題。”
雖然這種催化劑仍處於研究階段，但它有望增加全球丙烯供應。眼下，全球丙烯需求飆升、COVID-19導致的生產問題以及墨西哥灣沿岸生產這種化學品的煉油廠因颶風相關的一系列關閉已經耗盡了全球丙烯供應。