科学家开发出将乙醇转化为高价值化学品和燃

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我们通常认为乙醇只是油箱的燃料，但它也可以转化为有价值的化学品，有助于替代汽油以外的各种石油产品。然而，要将乙醇转化为具有更广泛应用场景的产品，需要比现在更高效的化学工艺。

西北太平洋国家实验室(PNNL)的科学家们开发出一种新型催化剂，可以将乙醇转化为C5+酮，是从溶剂到喷气燃料等众多物质的基础。在一篇新的论文中，他们描述了这一突破性的化学反应及其背后的机制。

催化剂是加速化学转化，将乙醇转化为其他化合物的必要条件。为了实现商业化，催化剂必须具有高度的活性，同时又能选择性地生成所需的化学产品，换句话说，它必须能可靠地产出所需的材料。科学家们正在寻找能够有效地、反复地生成正确化合物的乙醇催化剂。在那些需要在一个长长的化学反应级联中进行许多反应步骤以获得最终产品的化学过程中，这可能是一个很高的要求。

PNNL开发的催化剂将多个反应浓缩为一个步骤。乙醇在高温（°C或°F）和高压（每平方英寸磅）下与催化剂接触。然后迅速转化为含有70%以上C5+酮的产品。该催化剂在使用小时后仍能保持稳定。最终目标是拥有一种可以持续使用2至5年的催化剂。

在研究中，科学家们将氧化锌和二氧化锆结合起来作为催化剂。这种混合氧化物催化剂通常达不到这样的选择性，反而会分解出太多不需要的副产品。

但研究人员在混合催化剂中加入了另一种关键成分：钯。在这个过程中，钯和锌形成了一种合金，钯和锌形成合金的行为与其组成部分有很大不同，只催化导致C5+酮形成的必要反应步骤。

新催化剂可用于制造2-戊酮和/或2-庚酮，是电子工业的溶剂，通常从石油中提取。C5+酮还可以作为中间体，生产燃料混合料、润滑油、喷气燃料和柴油。用可再生乙醇而不是化石资源生产这类产品，可以帮助减少温室气体排放，促进能源安全。

这种催化剂非常灵活，PNNL高级工程师KarthiRamasamy说。我们可以对操作条件进行调整，如温度和压力，以达到所需的产品组成。

论文《DirectCatalyticConversionofEthanoltoC5+Ketones:RoleofPd–ZnAlloyonCatalyticActivityandStability》发表在《AngewandteChemieInternationalEdition》杂志上。