鈦硅沸石-1(TS-1)并不是一種新的催化劑：距其發(fā)展以及發(fā)現(xiàn)將丙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧丙烷(化學(xué)工業(yè)中重要的基礎(chǔ)化學(xué)品)的能力近40年?，F(xiàn)在，通過(guò)結(jié)合各種方法，來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，科隆大學(xué)，弗里茨·哈伯研究所和巴斯夫的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)揭示了這種催化劑令人驚訝的作用機(jī)理。來(lái)自科隆的化學(xué)系教授Albrecht Berkessel博士的工作組參加了會(huì)議。這些發(fā)現(xiàn)將有助于催化劑研究向前邁出重要一步。

環(huán)氧丙烷用于工業(yè)生產(chǎn)聚氨酯，防凍添加劑和液壓油等產(chǎn)品。全世界的化學(xué)工業(yè)中每年生產(chǎn)超過(guò)一千一百萬(wàn)噸的環(huán)氧丙烷，其中已經(jīng)通過(guò)過(guò)氧化氫氧化丙烯來(lái)生產(chǎn)一百萬(wàn)噸。這種化學(xué)反應(yīng)由TS-1催化，TS-1是一種由硅和氧組成并含有少量鈦的微孔晶體材料。該催化劑已經(jīng)成功使用了40年，專家認(rèn)為TS-1中的活性中心含有單獨(dú)的，分離的鈦原子，可確保催化劑的特殊反應(yīng)性。

來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，科隆大學(xué)，弗里茨·哈伯研究所和巴斯夫的一組研究人員對(duì)這一假設(shè)提出了質(zhì)疑。“近年來(lái)，人們對(duì)作用機(jī)理的假設(shè)是否正確提出了質(zhì)疑，因?yàn)樗饕蕾囉诰哂锌杀却呋瘎┑念惐?，而較少依賴于實(shí)驗(yàn)證據(jù)。但是如果您試圖基于錯(cuò)誤的觀點(diǎn)來(lái)優(yōu)化催化劑，假設(shè)，這是非常困難的，可能會(huì)導(dǎo)致您走向完全錯(cuò)誤的方向。因此，更仔細(xì)地研究此假設(shè)非常重要。”科學(xué)出版物的合著者之一，巴斯夫科學(xué)家Henrique Teles博士解釋道，為合作。

在《自然》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用固態(tài)NMR研究和計(jì)算機(jī)建模，能夠證明兩個(gè)相鄰的鈦原子對(duì)于解釋特定的催化活性是必需的。這反過(guò)來(lái)導(dǎo)致研究小組得出結(jié)論，鈦原子不是孤立的，而是催化活性中心由一對(duì)鈦組成。該出版物的通訊作者，來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的克里斯托弗·科佩雷特教授強(qiáng)調(diào)：“我們?cè)谘芯恐惺褂玫姆椒ǘ疾皇侨碌?，但是參與研究的研究組中沒(méi)有一個(gè)能夠自行進(jìn)行研究。” 。“只有將不同專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域和各種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才可能更仔細(xì)地檢查催化劑的活性中心。”

“多年來(lái)，我們一直致力于闡明均相鈦催化劑的反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)與文獻(xiàn)中的假設(shè)相反，過(guò)氧化氫是由鈦對(duì)活化的。這確實(shí)是一個(gè)特殊的時(shí)刻，目前的研究表明，均相催化的發(fā)現(xiàn)也適用于非均相催化。”科隆大學(xué)合著者Albrecht Berkessel教授說(shuō)。柏林弗里茨·哈伯研究所的合著者托馬斯·倫肯貝因博士補(bǔ)充說(shuō)：“我們?yōu)槟軌驗(yàn)檫@項(xiàng)研究做出貢獻(xiàn)感到非常高興。借助我們的分析，我們能夠證實(shí)結(jié)論。雙原子活性中心的重要性至關(guān)重要，并為催化劑研究開辟了新的可能性。”

研究小組相信，這項(xiàng)研究的結(jié)果不僅將有助于改善現(xiàn)有的催化劑，而且還將開發(fā)新的均相和非均相催化劑。