Forskare har utvecklat en flödesbaserad högteknologisk screeningsteknik som erbjuder en snabbare, säkrare och billigare sätt att identifiera optimala förhållanden för att utföra högt tryck/hög temperatur katalytiska kemiska reaktioner. Tekniken fokuserar på hydroformyleringsreaktioner, som används för att skapa en mängd olika kommersiella produkter.

"Hydroformyleringsreaktioner är industriella processer som används för att göra allt från mjukgörare till tvättmedel, "säger Milad Abolhasani, motsvarande författare till en uppsats om arbetet och en biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik vid North Carolina State University. "Test- och analysprocessen för att utvärdera en enda uppsättning villkor med konventionell teknik tar normalt dagar. Vi kan nu göra det på cirka 30 minuter."

"Eastman använder den homogena hydroformyleringsprocessen för att göra sekundära material inkluderade i många produkter som förbättrar vår livskvalitet på ett materiellt sätt, som färg, läkemedel och bläck, "säger Dawn Mason, den externa innovationschefen på Eastman Chemical Company. "Att kunna tillhandahålla tekniska förbättringar på ett säkrare och snabbare sätt än tidigare tillgängligt är det som gör vårt partnerskap med NC State framgångsrikt."

Den nya tekniken använder extremt små prover - i storleksordningen 11 mikroliter, snarare än milliliterna som används i konventionella tekniker. Den nya tekniken integrerar också reagensberedning, reaktionsprocesser och analys i en enda sekvens.

"De flesta optimeringsprocesser involverar flera steg som utförs på olika arbetsstationer, "Säger Abolhasani." Det är en anledning till att de tar så lång tid. Genom att integrera dessa steg i en enda, kontinuerlig sekvens, Vi har gjort processen betydligt mer effektiv. "

Kemitekniken med hög genomströmning och den mindre provstorleken påskyndar också reaktionens hastighet. Men snabbhet är inte den enda fördelen - den nya tekniken är också säkrare. Det beror på att dessa reaktioner måste utföras under högt tryck, och vid höga temperaturer, använder giftiga och brandfarliga gaser.

"Vår teknik minimerar mänsklig interaktion med dessa gaser, eftersom det mesta av arbetet utförs av robotar, "Säger Abolhasani." Också, vi använder bara 60 mikroliter av dessa gaser, där konventionella tekniker använder några milliliter eller mer - det är en skillnad på minst två storleksordningar, och det betyder att vår process är säkrare. "

De relativt små provstorlekarna sparar också pengar. Katalysatorerna och liganderna som används i reaktionerna är dyra. Genom att använda mindre prover, processen kräver mindre mängd dyra ligander och katalysatormaterial, minska den relevanta kostnaden med två till tre storleksordningar.

"I sista hand, Att utveckla en mer effektiv teknik för dessa reaktioner är viktigt eftersom det påskyndar FoU, låta forskare både förbättra tillverkningsprocesser och påskynda industrins förmåga att identifiera nya ligander som har kommersiella tillämpningar, "Säger Abolhasani.