研究人员表示，他们发现了一种更环保的生产环氧乙烷的方法，通过在银催化剂中添加镍原子，消除了对有毒氯的需求。《科学》杂志详细介绍了这一突破，可以显著减少碳排放，使生产更安全。
杜兰大学化学工程师蒙特莫尔在《科学》杂志上发表的一项新研究表明，科学家们发现了一种潜在的更环保的方法来生产一种关键的工业化学品，从塑料和纺织品到防冻剂和消毒剂，这种化学品用于制造许多日常产品。
这一突破可能会大大减少环氧乙烷生产的温室气体排放，环氧乙烷的全球市场估计有400亿美元。目前的生产过程需要氯，氯是有毒的，每年向大气中排放数百万吨二氧化碳。
由蒙特莫尔、塔夫茨大学化学教授查尔斯·赛克斯和加州大学圣巴巴拉分校化学工程教授菲利普·克里斯托弗领导的研究小组发现，在银催化剂中添加少量镍原子可以保持生产效率，同时消除对氯的需求。
蒙特莫尔说：“如果工业界真的尝试了这种方法，他们发现它很有用，并且能够将其商业化，那么双重好处是你可以同时节省大量的二氧化碳和大量的资金。”
这一发现经过了六年的探索。赛克斯和蒙特莫尔于2018年首次讨论了探索选择性氧化反应。他们专注于环氧乙烷生产，该生产使用银作为主要催化剂转化乙烯和分子氧。
赛克斯说：“我们很惊讶，因为尽管镍是许多其他催化过程中使用的常见且廉价的元素，但我们在科学或专利文献中找不到任何关于镍的东西。”
这一突破是通过应用赛克斯的单原子合金概念实现的，这是他十多年前开创的一种理解和控制化学反应的基本方法。蒙特莫尔认为这种方法可以应用于氧化反应，尽管赛克斯过去在氧化方面没有取得多大成功。
蒙特莫尔进行了计算，以筛选有前景的金属组合。基于这些计算，塔夫茨大学的博士生Elizabeth Happel和Laura Cramer进行了初步实验，显示出有希望的结果。
然后，该团队招募了催化反应器研究专家Christopher，开发了一种添加镍的银催化剂的实用配方，结果超出了预期。
加州大学圣巴巴拉分校的博士生Anika Jalil成功开发了一种将镍原子掺入银催化剂的可重复方法，这一技术挑战可能解释了为什么这种效应以前从未被报道过。
目前生产环氧乙烷的工业过程通常每个环氧乙烷分子产生两个二氧化碳分子。添加氯可以将这一比例提高到每二氧化碳分子约两个环氧乙烷分子。新的镍增强催化剂可能会进一步减少这些排放。
该团队已为其发现提交了国际专利，并正在与一家主要商业生产商讨论在现有制造设施中实施该技术。
如果成功，这种清洁生产方法可以帮助解决环氧乙烷制造对环境的重大影响，同时保持工业规模生产所需的效率。
