乙烯生产是当今最重要的化学工艺之一,每年生产约3亿吨这种微小化学品。乙烯气体用于制造购物袋和塑料薄膜包装等日常用品。
然而,乙烯生产消耗大量能源;据估计,用于净化乙烯等气体的方法造成的碳排放量约占世界总碳排放量的0.8%。乙烯必须通过蒸汽裂解从不需要的副产品中分离出来,蒸汽裂解是一种通过精炼石油或天然气来分解碳氢化合物的过程。
由德克萨斯大学阿灵顿分校化学和生物化学教授兼系主任RasikaDias领导的UTA化学家团队发现了一种可以使这些过程更加可持续的方法。
在他们最近发表在《化学科学》杂志上的研究结果中,迪亚斯报告了一种含银材料,它可以吸收固态乙烯,同时其结构发生显着变化。这种变形分子可能会带来捕获、纯化和释放气态乙烯的可持续方法。
迪亚斯说:“我和我的团队一直在努力寻找更可持续的方法来分离、纯化和捕集乙烯,因为这种化学品对我们的经济(从石化工业到农业)具有非常重要的商业意义。”
研究团队包括UTA研究生DevaborninyParasar和科学家MukundamVanga以及伊利诺伊州阿贡国家实验室的同事;纽约州石溪市石溪大学;智利圣地亚哥圣萨巴斯蒂安大学;和乌克兰基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学。
迪亚斯说:“气态乙烯推动含银离子固体的结构变化的幅度和速度令人难以置信,而且还没有进行过如此复杂的细节探索。”“用乙烯在银上稳定分子也具有挑战性,因为它们彼此之间形成弱键。这项工作也揭示了我们的铜基乙烯纯化技术。”
在这项研究中,研究小组使用创新的单晶X射线和粉末X射线衍射技术,清楚地了解分子形式的“实时”过程,包括查看含有和不含乙烯的分子形状。然后使用详细的计算技术对实验结果进行了研究,从而得出银和乙烯可以以各种形式成功稳定的见解。
迪亚斯说:“我们的研究令人兴奋,因为它首次展示了固体结晶材料中乙烯驱动的化学反应。”“虽然我们的工作是初步的,但它对于我们如何努力使塑料制造的原材料更加环保具有巨大的影响。”
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