新技术以五倍的速度完成重要的工业反应

从肥料和塑料的生产到液体燃料和药物的所有生产都需要一种重要的化学反应，即氢化反应。该过程涉及将氢加成至不饱和化学键。提高氢化率可以提高工业产量，降低对环境的影响。

现在，由新加坡国立大学(NUS)化学和生物分子工程系的严宁副教授领导的一组科学家提出了一种将乙烯加氢速率提高五倍以上的方法。到典型的工业速度。

团队采用了截然不同的方法来实现这一目标。与大多数当前使用静态固体催化剂来加速反应的氢化工艺不同，由NUS研究人员开发的技术将振荡电势施加到商用氢化催化剂上，从而大大提高了乙烯向乙烷的氢化速率。

严副教授说：“化学反应速率或选择性的这些提高有助于使化学过程更有效。我们的工作证明了优化催化剂性能的直接和成本效益更高的方法，这超出了常规方法。”

该团队的开创性工作于2021年4月14日在JACS Au中发表。

振荡电位增强加氢催化

大多数氢化催化剂已经开发了多个世纪，但是新催化剂的开发通常仅限于常规材料设计方法。一些研究表明，通过向催化剂施加电势可以促进催化作用。尽管这些方法已经改善了静态条件下非均相催化剂的选择性和活性，但对动态外部刺激的使用却未得到充分研究。

国大团队的新发现提供了一种先进的工程工具，它利用振荡电位来促进化学反应的速率，而无需开发新的催化材料。

为了实现这一目标，NUS团队在实验室规模的电化学反应器中使用商用钯催化剂进行了实验，并观察到在最佳动态条件下速率提高了五倍。他们设法通过使用不同的电解质溶液，将速率提高与双层电容(催化剂-电解质界面处的局部电场强度的指标)相关联。催化剂的性质定期且连续地变化，这加快了乙烯加氢反应所涉及的步骤。

研究人员进行了进一步的动力学实验，结果表明这种增强可能与负电位下从催化剂表面部分除去强烈吸附的氢，以及随后在正电位下乙烯的吸附和氢化有关。

研究小组的发现说明了使用振荡电位来提高相对简单的氢化反应的催化速率的可行性。可以扩展类似的方法来控制各种催化反应的活性和选择性。

NUS团队正在进行更多研究，以增进他们对新技术背后的基本原理的理解。他们还希望将其方法进一步发展为一种通用策略，以提高催化剂的“静态最佳性能”。

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