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該研究主要作者、SLAC的科學(xué)家費(fèi)利克斯·斯圖特說(shuō)：“甲醇是在高壓下用氫氣、二氧化碳和天然氣中的一氧化碳生成的。我們正在從清潔資源中尋找低壓條件下產(chǎn)生甲醇的方法，最終開(kāi)發(fā)出利用清潔的氫生成甲醇的無(wú)污染制造過(guò)程。”

現(xiàn)有的甲醇廠(chǎng)內(nèi)，天然氣和水被轉(zhuǎn)化為包括一氧化碳、二氧化碳和氫氣的“合成氣”，然后該合成氣通過(guò)由銅、鋅和鋁構(gòu)成的催化劑在高壓過(guò)程下轉(zhuǎn)化成甲醇。

據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)、物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，斯圖特和其同事花費(fèi)了很多時(shí)間去研究甲醇合成及其工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，并從分子水平上弄清楚了甲醇合成時(shí)銅—鋅—鋁催化劑的活性位點(diǎn)，而后開(kāi)始尋找能夠在低壓條件下，只使用氫氣和二氧化碳合成甲醇的新催化劑。斯圖特與合作者弗蘭克·彼得森開(kāi)發(fā)了一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，從中搜索出富有前途的催化劑，以取代在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)試各種化合物的方式。該論文的合著者之一、斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授延斯解釋說(shuō)：“該技術(shù)被稱(chēng)為計(jì)算材料設(shè)計(jì)。你可以得到完全基于計(jì)算機(jī)運(yùn)算的新型功能材料。首先通過(guò)巨大的計(jì)算能力識(shí)別新的和有趣的材料，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。”

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，斯圖特將銅—鋅—鋁催化劑與成千上萬(wàn)的其他材料相比，發(fā)現(xiàn)最有前途的候選是一個(gè)稱(chēng)為鎳—鎵的化合物。丹麥技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)隨后合成出鎳和鎵組成的固體催化劑。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，以查看新的催化劑是否可在普通壓力下產(chǎn)生甲醇。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試證實(shí)，計(jì)算機(jī)做出了正確的選擇。在高溫下，鎳—鎵比傳統(tǒng)的銅—鋅—鋁催化劑能產(chǎn)生更多的甲醇，并大大減少了副產(chǎn)品一氧化碳的產(chǎn)量。研究人員指出，鎳比較豐富，雖然鎵較昂貴，但被廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)。這表明，新的催化劑最終可以擴(kuò)大規(guī)模用于工業(yè)。