橡胶材料的可再生途径

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根据对旧催化过程的新分析，可以可持续地制造汽车轮胎和运动鞋鞋底的关键成分。丁二烯是合成橡胶的重要组成部分，目前由石化行业从化石储量中生产。

但它可以使用一种不寻常的旧催化剂的现代化版本，通过可再生乙醇的一步反应有效地制造出来。“丁二烯目前作为石化工业的副产品生产，这可能导致其供应短缺，”Javier Ruiz-Martinez 实验室的研究科学家 Sang-Ho Chung 解释说，他与他共同领导了这项工作。“此外，这些路线显然是不可持续的，”他补充道。

丁二烯生产中的这些挑战重新激发了人们对 1930 年代首次开发的列别杰夫工艺的兴趣，该工艺在单个催化反应器中将乙醇转化为丁二烯。“可持续的丁二烯可以通过在列别杰夫工艺中使用生物乙醇来制造，甚至可以使用尖端的二氧化碳制乙醇工艺制造乙醇，”Chung 说。

列别杰夫工艺由二氧化硅-氧化镁催化剂驱动，这些催化剂是通过一种称为湿捏合的不寻常方法生产的。该方法涉及在连续混合下在水中结合固体催化剂前体。

“湿法捏合在催化剂制备中并不常见，但它通常用于为 Lebedev 工艺制备高性能硅镁催化剂，”Ruiz-Martinez 说。

然而，改进的湿法捏合催化剂主要是通过反复试验发现的。为什么有些催化剂优于其他催化剂尚不完全清楚，“了解这些材料是如何形成的是制备更好催化剂的第一步，”Ruiz-Martinez 说。

Chung、Ruiz-Martinez 和他们的 KAUST 同事使用固态核磁共振波谱研究了真实湿法捏合条件下二氧化硅-氧化镁催化剂的形成。“我们发现，基于硅物质在氧化镁上的交叉沉积和镁物质在二氧化硅上的交叉沉积，形成了两种不同的催化剂颗粒，”Chung 说。

至关重要的是，他们表明二氧化硅颗粒上的硅酸镁倾向于产生乙烯作为不需要的副产物。“有了这种理解，我们就可以只合成对丁二烯生产有活性的催化剂颗粒，而避免生产乙烯的颗粒，”Chung 说。

该团队还表明，最好的催化剂也有非常接近的某些活性位点。“这有助于我们为这一过程开发下一代催化剂，”RuizMartinez 说。“我们正在取得良好进展，并且已经有了更具选择性的版本，这可能是该流程商业化的关键一步。”

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