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(化學工業(yè)中重要的基礎(chǔ)化學品)的能力近40年?，F(xiàn)在，通過結(jié)合各種方法，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院，科隆大學，弗里茨·哈伯研究所和巴斯夫的科學家團隊揭示了這種催化劑令人驚訝的作用機理。來自科隆的化學系教授Albrecht Berkessel博士的工作組參加了會議。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。全世界的化學工業(yè)中每年生產(chǎn)超過一千一百萬噸的環(huán)氧丙烷，其中已經(jīng)通過過氧化氫氧化丙烯來生產(chǎn)一百萬噸。這種化學反應由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，專家認為TS-1中的活性中心含有單獨的，分離的鈦原子，可確保催化劑的特殊反應性。

來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院，科隆大學，弗里茨·哈伯研究所和巴斯夫的一組研究人員對這一假設(shè)提出了質(zhì)疑。“近年來，人們對作用機理的假設(shè)是否正確提出了質(zhì)疑，因為它主要依賴于具有可比催化劑的類比，而較少依賴于實驗證據(jù)。但是如果您試圖基于錯誤的觀點來優(yōu)化催化劑，假設(shè)，這是非常困難的，可能會導致您走向完全錯誤的方向。因此，更仔細地研究此假設(shè)非常重要。”科學出版物的合著者之一，巴斯夫科學家Henrique Teles博士解釋道，為合作。

在《自然》雜志上發(fā)表的一項研究中，該團隊通過使用固態(tài)NMR研究和計算機建模，能夠證明兩個相鄰的鈦原子對于解釋特定的催化活性是必需的。這反過來導致研究小組得出結(jié)論，鈦原子不是孤立的，而是催化活性中心由一對鈦組成。該出版物的通訊作者，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院的克里斯托弗·科佩雷特教授強調(diào)：“我們在研究中使用的方法都不是全新的，但是參與研究的研究組中沒有一個能夠自行進行研究。” 。“只有將不同專業(yè)知識領(lǐng)域和各種技術(shù)結(jié)合起來，才可能更仔細地檢查催化劑的活性中心。”

“多年來，我們一直致力于闡明均相鈦催化劑的反應機理，發(fā)現(xiàn)與文獻中的假設(shè)相反，過氧化氫是由鈦對活化的。這確實是一個特殊的時刻，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。”科隆大學合著者Albrecht Berkessel教授說。柏林弗里茨·哈伯研究所的合著者托馬斯·倫肯貝因博士補充說：“我們?yōu)槟軌驗檫@項研究做出貢獻感到非常高興。借助我們的分析，我們能夠證實結(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。