华盛顿州立大学的研究团队开发出一种新型催化剂，能够高效地将可再生乙醇转化为用于制造塑料、燃料和日用品的价值分子。这一成果有望推动利用可再生能源替代石油化学品生产常见产品。由Regents教授王勇领导的研究人员，包括来自太平洋西北国家实验室的成员，在《Chem Catalysis》期刊上报告了他们的工作。

现代化学工业依赖化石燃料生产塑料、尼龙和燃料等日常用品，而通过作物发酵制成的乙醇作为一种丰富资源，提供了潜在的替代原料。然而，乙醇转化过程常因催化剂效率低下而受限，传统方法易引发竞争反应，导致碳浪费和整体效率降低。

论文共同第一作者、Gene and Linda Voiland化学工程与生物工程学院博士毕业生Vannessa Caballero表示：“目前工业界依赖石油化学品，但未来有必要转向可再生资源。这类工作有助于我们更好地理解和应用这些可再生能源。”

研究人员通过将稀土金属铈的单原子置于沸石的微小孔隙中，显著改善了乙醇转化过程。共同第一作者、Voiland学院博士后研究员胡文达指出：“制造好的催化剂并不难，但要让它们在真实反应器中具有成本效益且稳健——这非常具有挑战性。控制选择性非常困难。”

胡文达解释说，当铈原子聚集时，“反应会偏离轨道”，产生不必要的副产物。沸石孔隙像监狱一样隔离单个铈原子，促进了氧去除过程，并最大化生产异丁烯——一种用于多种产品的多功能化学品。

“将生物质转化为有用的化学品非常重要，”胡文达说，“在这项工作中，我们发现，如果我们构建沸石，然后精确地将原子放入这种多孔材料中，我们可以从生物质衍生的化学品中实现非常选择性和稳定地生产这种有用的化学品——异丁烯。这一发现表明，催化剂内部原子的大小和位置可以决定每个反应步骤的命运。”

研究团队正继续改进催化剂性能，探索将铈与其他金属结合以优化反应。Caballero补充道：“有一些有前景、良好隔离的原子，我们或许可以针对它们来提高反应过程中的活性。”王勇教授总结：“通过利用原子级控制来引导这些复杂反应，我们可以为从非化石燃料原料生产化学品提供经济可行的解决方案。”

（来源：维度网）