沸石是一种超级多孔材料，10克沸石的内表面积相当于一个足球场大小。这种孔隙结构使其非常适合催化化学反应，并有助于节约能源。据国外媒体报道，一个国际研究小组调查了水分子在相关过程中的作用，并有了新的发现。它的一个重要应用是将生物质转化为生物燃料。
(来源:phys.org)
生物燃料对环境影响很小，但其生产过程需要大量能源。必要的化学反应只有在高温高压下才能发生。慕尼黑工业大学(TUM)教授约翰内斯·勒彻(Johannes Lercher)说:“未来，为了在不使用化石能源的情况下大规模有效利用生物质，我们必须找出相应的节能生物质处理方法。”
包括Lercher在内的国际研究小组密切观察了水分子在沸石孔(小于1纳米)中发生的反应中的作用。
基于酸的原理
酸的一个特点是容易给质子。在将盐酸加入水中后，它将分裂成带负电的氯离子和附着在水分子上的带正电的质子，从而产生带正电的水合氢离子，并进一步将质子转移到例如有机分子中。
当有机分子被迫接受质子时，它们必须设法稳定自己。这样乙醇就会产生一个带有双键的分子，这是典型的从生物质到生物燃料的反应步骤。在过渡期间，过渡态被沸石壁稳定，这有助于减少反应所需的能量。
沸石可以充当酸。
沸石的晶体结构含有氧原子，其中携带了一个质子。像酸分子一样，它们通过与水相互作用形成水合氢离子。然而，当水合氢离子分散在水中时，它们与沸石保持紧密接触。通过化学预处理过程，可以改变这些活性中心的数量，使沸石孔隙中的水合氢离子达到一定的密度。
通过系统地改变孔径大小、活性位点密度和水分子数量，研究小组找到了可以催化示例反应的最佳孔径大小和水浓度。Johannes Lercher说:“一般来说，可以通过减少孔隙和增加电荷密度来提高反应速率。但当周围物质过于拥挤，电荷过于靠近时，反应速率又会下降。因此，每个反应都可能有最佳条件。”
研究人员强调，沸石通常适合作为所有化学反应的纳米反应器。这些化学反应中的反应伙伴适合进入孔隙，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性，从而在燃料或化学品的生产中节省大量能源。”沸石是一种超级多孔材料，10克沸石的内表面积相当于一个足球场大小。这种孔隙结构使其非常适合催化化学反应，并有助于节约能源。据国外媒体报道，一个国际研究小组调查了水分子在相关过程中的作用，并有了新的发现。它的一个重要应用是将生物质转化为生物燃料。
(来源:phys.org)
生物燃料对环境影响很小，但其生产过程需要大量能源。必要的化学反应只有在高温高压下才能发生。慕尼黑工业大学(TUM)教授约翰内斯·勒彻(Johannes Lercher)说:“未来，为了在不使用化石能源的情况下大规模有效利用生物质，我们必须找出相应的节能生物质处理方法。”
包括Lercher在内的国际研究小组密切观察了水分子在沸石孔(小于1纳米)中发生的反应中的作用。
基于酸的原理
酸的一个特点是容易给质子。在将盐酸加入水中后，它将分裂成带负电的氯离子和附着在水分子上的带正电的质子，从而产生带正电的水合氢离子，并进一步将质子转移到例如有机分子中。
当有机分子被迫接受质子时，它们必须设法稳定自己。这样，乙醇就会产生一个带有双键的分子，这是一个典型的……从生物质到生物燃料的反应步骤。在过渡期间，过渡态被沸石壁稳定，这有助于减少反应所需的能量。
沸石可以充当酸。
沸石的晶体结构含有氧原子，其中携带了一个质子。像酸分子一样，它们通过与水相互作用形成水合氢离子。然而，当水合氢离子分散在水中时，它们与沸石保持紧密接触。通过化学预处理过程，可以改变这些活性中心的数量，使沸石孔隙中的水合氢离子达到一定的密度。
通过系统地改变孔径大小、活性位点密度和水分子数量，研究小组找到了可以催化示例反应的最佳孔径大小和水浓度。Johannes Lercher说:“一般来说，可以通过减少孔隙和增加电荷密度来提高反应速率。但当周围物质过于拥挤，电荷过于靠近时，反应速率又会下降。因此，每个反应都可能有最佳条件。”
研究人员强调，沸石通常适合作为所有化学反应的纳米反应器。这些化学反应中的反应伙伴适合进入孔隙，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性，从而在燃料或化学品的生产中节省大量能源。”
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