酶是一种非常强大的生物催化剂,在几乎所有的生化过程中都发挥着至关重要的作用。(1)酶具有极高的催化速率和无与伦比的选择性,是解决人类面临的诸多问题(包括能源危机、制药业、环境污染和粮食短缺)的极具吸引力的催化剂。(2、3)此外,通过人工引入金属离子辅因子,可以大大扩展天然酶的功能,从而加速化学转化,促进氧化还原化学、自由基过程和具有挑战性的化学反应。(4)然而,蛋白质、底物和过渡金属复合物的正确放置和有效的相互作用已被证明具有挑战性,因此这些金属酶达到的催化效率通常低于分离的小分子复合物。(5、6)
二氧化碳减少二氧化碳,后过渡金属取代的Keggin型多氧计降低了Elizabeth Gibson教授(泰恩河畔纽卡斯尔大学),高度活跃且磁性可回收的异质性催化剂,用于将生物量用于生物质量的生物质量的液体液化剂,用于高质量的Bio-OimAss Bio-Fir shathi shathi Mukundan( MIB(曼彻斯特大学)的生物填补厂教授尼尔·迪克森(Neil Dixon)
碳通过晶格逐渐溶解,最初形成亚表面,最终形成块状碳化物相。[12,29] 对于炔烃半加氢反应,PdC x 相通过抑制烷烃的过度加氢,提高了烯烃的选择性。[12,13,18,22,29] 这种对选择性的影响是多方面的。首先,最上层阻止氢气在亚表面聚集。[13] 此外,现有溶解氢通过碳化物相到表面的流动性降低。[22,12] 最后,碳化物相增加了从进料中吸附更多碳氢化合物的能垒。[29] 在低转化率下,炔烃的表面毒化作用也是高选择性的原因。[18] 选择性提高的一些实例包括乙炔、炔丙和 1-戊炔的半加氢。 [12,22,28,29]
该碳通过晶格的逐渐溶解最初会引起地下,最终引起块状碳化物。[12,29]对于炔烃半氢化反应,该PDC X相通过抑制对烷烃的过度氢化来提高对烷烃的选择性。[12,13,18,22,29]这种对选择性的影响是多方面的。首先,最大的层阻止氢填充地下。[13]此外,现有的溶解氢通过碳化物相的迁移率降低了。[22,12]最后,碳化物相增加了进料的进一步碳氢化合物的吸附。[29]在低转化率下,藻类的表面中毒作用也是高选择性的原因。[18]这种提高选择性的一些证明包括乙炔,丙烷和1-pentyne的半氢化。[12,22,28,29]
使用半导体材料从太阳能驱动的水生产氢是化石燃料的可持续替代品。这项研究的起源可以追溯到1972年,当时Fujishima和Honda报告了二氧化钛催化的光电化学氢产生。尽管有五十年的发展,但光催化材料在不同的方面已大大发展。然而,无论催化剂是有机的还是无机的,光催化氢产生的基础机制仍然尚不完全了解。广泛接受的物理模型提出,光产生电子 - 孔对,然后进行分离和转移。与有机光催化剂相对复杂,这与无机光催化剂相比,由于激子结合能高,并且有机半导体中电子 - 孔对或自由载体的迁移和运输不足。在这篇综述中,我们介绍了我们小组的有机光催化剂和先前报道的发现的最新研究。我们为有机半导体的未来光物理机制提供了范式,并讨论了挑战,我们认为这将为探索光催化氢生产的研究人员提供宝贵的见解。
这篇小型评论提供了一个视角,即催化如何为人类太空探索的挑战做出贡献,即在不久的将来在月球上建立太空栖息地,以及在遥远的未来实现火星之旅。本文回顾了催化在太空探索中的作用以及基于催化化学过程的人类生命元素资源供应。作为次要影响,在长期太空任务固有的可持续性要求的高约束下学习催化,可以有利于推进目前开发的催化过程,以实现地球上的绿色循环经济。因此,深入研究空间应用催化也可以为地球上紧迫的工业、环境和社会可持续性挑战提供答案,例如联合国可持续发展目标所表达的挑战。即使对于今天的短期太空任务,催化已经在国际空间站 (ISS) 的环境控制和生命支持系统 (ECLSS) 中发挥着关键作用,此外,在燃料和推进剂合成以及 CO 2 等燃烧产物的回收中也发挥着关键作用。
CO 2排放的环境影响要求采取紧急行动将这种有害的废物转换为碳原料,并将其回收为有价值的产品。1,2实现这一目标需要既便宜的生产和高效的催化剂。CO 2的高热力学稳定性在其利用中提出了一个明显的障碍,只能通过使用合适的催化剂材料来降低高反应屏障来克服。3虽然确实存在替代CO 2激活方法,但4,5常规,热异构催化是工业应用中的首选方法。但是,设计新催化剂的过程传统上是由于催化剂测试,全面表征和计算建模之间的循环依赖性减速。实验数据的实验观察到的性能趋势可以提供对催化活性的见解,并允许基于简单组成变化和主要反应参数的传统设计实验。
催化对未来的潜在影响仅在化学工业中,到 2050 年,与“一切照旧”的情况相比,催化剂和相关工艺的改进每年可以节省多达 13 艾焦耳的能源和 1 千兆吨二氧化碳当量。*
下面我们将证明 TCDC 方法成功应用于 2-炔基烯酮 1 与硝酮 2 的对映选择性串联反应,其中硝酮表现为亲核 1,3-偶极子,得到形式上的 [3+3] 环加成产物 3(方案 1b)。[14] 此外,我们证明这些串联环化/[3+3] 环加成可以作为多组分反应进行,通过羟胺 4 和醛 5 原位形成硝酮。该方法适用于广泛的芳基和烷基取代底物,克服了此类对映选择性反应的一些当前局限性。[14] 该方法依赖于一种新的 CPA-Phos 型配体,在有和没有活化银盐的情况下均可操作。DFT 计算提供了有关新 Au(I) 复合物在此反应中的行为的见解。