Modellering af en bedre katalysator for PIBSA'er

Polyisobutenylravsyreanhydrider (PIBSA'er) er vigtige for bilindustrien på grund af deres brede anvendelse i smøremidler og brændstofformuleringer. Deres syntese, imidlertid, kræver høje temperaturer og, derfor, højere omkostninger.

Tilføjelse af en Lewis-syre - et stof, der kan acceptere et par elektroner - som katalysator gør PIBSA-dannelsen mere effektiv. Men hvilken Lewis-syre? På trods af vigtigheden af ​​PIBSA'er i det industrielle rum, en nem måde at screene disse katalysatorer og forudsige deres ydeevne på er endnu ikke udviklet.

Ny forskning ledet af Computer-Aided Nano and Energy Lab (CANELa) ved University of Pittsburgh Swanson School of Engineering, i samarbejde med Lubrizol Corporation, løser dette problem ved at afsløre den detaljerede mekanisme af den Lewis-syrekatalyserede reaktion ved hjælp af beregningsmodellering. Arbejdet, for nylig vist på forsiden af ​​tidsskriftet Industriel og ingeniørkemi Forskning, opbygger en dybere forståelse af den katalytiske aktivitet og skaber et grundlag for beregningsmæssig screening af katalysatorer i fremtiden.

"PIBSA'er syntetiseres almindeligvis gennem reaktionen mellem maleinsyreanhydrid og polyisobuten. Tilsætning af Lewis-syrer gør reaktionen hurtigere og reducerer den energitilførsel, der kræves til PIBSA-dannelse, " forklarede Giannis Mpourmpakis, Bicentennial Alumni Faculty Fellow og lektor i kemi- og petroleumsteknik ved Pitt. "Men reaktionsmekanismen er ikke blevet godt forstået, og der er ikke mange eksempler på denne reaktion i litteraturen. Vores arbejde hjælper med at forklare, hvordan reaktionen sker, og identificerer Lewis-syrer, der vil fungere bedst."

Denne nye grundlæggende information vil hjælpe med opdagelsen af ​​Lewis-syrekatalysatorer til industriel kemisk produktion med en hurtigere hastighed og reducerede omkostninger.

"Alliancen mellem University of Pittsburgh og Lubrizol har været medvirkende til at demonstrere, hvordan Academia og den kemiske procesindustri kan arbejde sammen om at producere kommercielt relevante resultater, " sagde Glenn Cormack, Global Process Innovation Manager hos The Lubrizol Corporation. "En kombination af viden og ekspertise fra Swanson School of Engineering og The Lubrizol Corporation giver begge parter adgang til nogle af de bedste tilgængelige beregningsmæssige og eksperimentelle teknikker, når de udforsker nye udfordringer."

Forskningen er et af mange samarbejder mellem Pitt og Lubrizol Corporation, en Ohio-baseret specialkemikalieleverandør til transport, industri- og forbrugermarkeder. Alliancen med Lubrizol, nu på sit syvende år, giver eleverne praktiske muligheder for at opleve, hvordan den viden og de færdigheder, de udvikler, bruges i den kemiske industri. På samme tid, studerende får verdensklar viden om, hvordan Pitts forskning hjælper med at forbedre Lubrizols processer og produkter.

"I løbet af de sidste par år, vores partnerskab med Lubrizol har ført til nye, innovative måder, hvorpå Lubrizol kan fremstille produkter og gentænke deres fremstillingsprocesser, " sagde Steven Little, William Kepler Whiteford begavet professor og formand for Institut for Kemi- og Petroleumsteknik. "Vi lærer også enormt meget af dem, og alle disse publikationer er bevis på en alliance, der fortsætter med at vokse."

Papiret, "Beregningsmæssig screening af Lewis-syrekatalysatorer for Ene-reaktionen mellem maleinsyreanhydrid og polyisobutylen, " blev offentliggjort i ACS-tidsskriftet I&EC Research . Den er forfattet af Cristian Morales-Rivera og Giannis Mpourmpakis hos Pitt og Nico Proust og James Burrington hos Lubrizol Corporation.