從塑料瓶到戶外家具，許多流行的物品都依賴於將丙烷轉化為丙烯的過程。 2021 年，一項研究 科學 表明化學家可以使用串聯納米級催化劑將這種轉化的幾個步驟組合成一個反應，這種方法可以提高產量並降低成本。然而，潛在的原子活動尚不清楚，這使得該策略難以適應其他重要的工業反應。
新算法揭示隱藏的原子行為
羅徹斯特大學的研究人員創建了能夠識別原子特徵的算法，這些原子特徵控制納米級催化劑將丙烷轉化為丙烯時發生的複雜化學反應。他們的研究發表在雜誌上 美國化學會雜誌它研究了這些特定的相互作用，當材料在多種狀態之間變化時，這些相互作用變得更加複雜。
化學與可持續工程系助理教授 Siddharth Deshpande 表示：“催化活性位點發生的情況有多種可能性，因此我們需要一種算法方法來輕鬆但合乎邏輯地分析大量可能性，並關注最重要的可能性。” “我們改進了算法，並使用它們對驅動這一非常複雜反應的金屬相和氧化物相進行了非常詳細的分析。”
意外氧化。行為和催化劑穩定性
Deshpande 和他的化學工程博士生 Snehitha Srirangam 在研究過程中發現了一些意想不到的模式。他們發現，反應中的氧化物傾向於在有缺陷的金屬位點周圍非常選擇性地形成，這一特徵在穩定催化劑方面發揮了重要作用。儘管氧化物可以以多種化學成分出現，但它始終位於金屬缺陷位置。
工業化學的更廣泛潛力
Deshpande 表示，這些發現以及用於實現這些發現的算法工具可以幫助研究人員研究其他反應的原子結構，包括從油漆到燃料電池等產品中使用的甲醇的合成。隨著時間的推移，他相信這種方法可以引導公司採用更有效的方法來生產丙烯和其他工業材料，同時減少幾十年來主導該領域的試錯法。
“我們的方法非常通用，可能會為理解許多幾十年來一直是個謎的過程打開大門，”德什潘德說。 “我們知道這些過程是有效的，並且我們生產了大量的這些化學品，但我們還有很多東西需要了解它們到底為何有效。”
