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特拉華大學(xué)的科研團隊最近發(fā)現(xiàn)了一種新的催化劑，并與新的優(yōu)異的化學(xué)技術(shù)結(jié)合在一起，研發(fā)出了超高產(chǎn)率、低成本的丁二烯。科學(xué)家的這一發(fā)明將使價值數(shù)十億美元的塑料和橡膠行業(yè)引起巨大改變。
一般用于制造輪胎、玩具和其他各種產(chǎn)品的合成橡膠和塑料都是用丁二烯生產(chǎn)的，通常丁二烯單體是由石油或天然氣制造而成的，因此對環(huán)境會造成很多的污染。
來自特拉華大學(xué)，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)和麻省理工大學(xué)的科學(xué)家團隊發(fā)明了一種利用可再生能源，如樹木、草和玉米來生產(chǎn)丁二烯的工藝。
這項研究成果將在美國化學(xué)學(xué)會的ACSSustainable Chemistry and Engineering發(fā)表，該研究的作者均屬于特拉華大學(xué)能源創(chuàng)新催化中心(CCEI)，它也是由美國能源部資助的在能源領(lǐng)域的前沿研究中心。
CCEI的主任Dionisios Vlachos、 Allan、Myra Ferguson和研究的合著者，說“我們的科研團隊最近發(fā)現(xiàn)了一種新的催化劑，并與新的優(yōu)異的化學(xué)技術(shù)結(jié)合在一起，研發(fā)出了超高產(chǎn)率、低成本的丁二烯，這項研究將在產(chǎn)值數(shù)十億美元的塑料和橡膠行業(yè)引起巨大改變。”
日常生活中廣泛使用的材料中的主要的化學(xué)成分就是丁二烯。
當(dāng)這種四碳分子經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)而形成聚合物的長鏈時，即可形成用于制造耐磨輪胎的丁苯橡膠(SBR)， 當(dāng)混合其他組分制成丁腈橡膠(NBR)時，它又可成為軟管，密封件和醫(yī)用橡膠手套的主要成分。
在塑料領(lǐng)域，丁二烯是丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(abs)的主要化學(xué)成分，ABS是一種硬塑料，可以成型為各種剛性形狀。
堅韌的abs塑料可用于制造視頻游戲機，汽車零件，運動用品，醫(yī)療器械和互鎖塑料玩具磚等產(chǎn)品。
新化學(xué)三步法制造技術(shù)是從生物質(zhì)衍生糖開始的，使用CCEI開發(fā)的技術(shù)，該團隊首先將糖轉(zhuǎn)化為稱為糠醛的環(huán)狀化合物。
在第二步中，該團隊進一步將糠醛加工成另一種稱為四氫呋喃(THF)的環(huán)狀化合物。
正是在第三步，該科研團隊在化學(xué)制造技術(shù)上有了突破性的進展。他們通過使用CEEI中心研發(fā)的新型催化劑“磷全硅沸石”，成功以高產(chǎn)率(大于95%)的方法將THF轉(zhuǎn)化為丁二烯。
該科研團隊稱這種新的選擇性反應(yīng)為“脫水 – 脫環(huán)”反應(yīng)，以此來表示其同時去除水和使環(huán)狀化合物開環(huán)的能力。
