
生物燃料对环境的影响少,但其生产过程需要大量能量。经过高温和压力,才能发生必要的化学反应。慕尼黑理工大学 (TUM) 的教授Johannes Lercher表示:“将来,要在不使用化石能源的情况下,大规模有效地利用生物质,我们必须找出相应的节能型生物质处理方法。”
包括Lercher在内的国际研究团队密切观察,在沸石孔(小于1纳米)内发生的反应中,水分子所起到的作用。
当有机分子被迫接受质子时,必须设法使自己稳定下来。这样,乙醇会产生一个具有双键的分子,这是从生物质到生物燃料的典型反应步骤。在转换期间,通过沸石壁稳定过渡状态,有助于减少发生反应所需的能量。
通过系统地改变孔腔大小、活性位点密度和水分子的数量,研究团队找到了能够催化示例反应的最佳孔径尺寸和水浓度。Johannes Lercher表示:“总的来说,通过缩小孔隙和提高电荷密度,有可能提高反应速率。然而,当周围的物质过于拥挤,电荷彼此过于接近时,反应速率又会下降。因此,可能每个反应都存在最佳条件。”
研究人员强调,沸石通常适合作为纳米反应器,用于所有的化学反应。这些化学反应中的反应伙伴适合进入孔中,而酸可以用作催化剂。“我们正处于发展的初级阶段,有可能在低温下提高分子的反应活性,从而在燃料或化学品的生产过程中节省大量能源。”