Polyisobutenylbärnstenssyraanhydrider (PIBSA) är viktiga för bilindustrin på grund av deras breda användning i smörjmedel och bränsleformuleringar. Deras syntes, dock, kräver höga temperaturer och, därför, högre kostnad.

Att lägga till en Lewis-syra - ett ämne som kan acceptera ett par elektroner - som katalysator gör PIBSA-bildningen mer effektiv. Men vilken Lewis-syra? Trots betydelsen av PIBSA i industriområdet, ett enkelt sätt att screena dessa katalysatorer och förutsäga deras prestanda har ännu inte utvecklats.

Ny forskning ledd av Computer-Aided Nano and Energy Lab (CANELa) vid University of Pittsburgh Swanson School of Engineering, i samarbete med Lubrizol Corporation, löser detta problem genom att avslöja den detaljerade mekanismen för den Lewis-syrakatalyserade reaktionen med hjälp av beräkningsmodellering. Arbetet, nyligen med på omslaget till tidningen Industriell och teknisk kemi Forskning, bygger en djupare förståelse för den katalytiska aktiviteten och skapar en grund för beräkningsmässig screening av katalysatorer i framtiden.

"PIBSA syntetiseras vanligtvis genom reaktionen mellan maleinsyraanhydrid och polyisobuten. Tillsats av Lewis-syror gör reaktionen snabbare och minskar energitillförseln som krävs för PIBSA-bildning, " förklarade Giannis Mpourmpakis, Bicentennial Alumni Faculty Fellow och docent i kemi- och petroleumteknik vid Pitt. "Men reaktionsmekanismen har inte förståtts väl, och det finns inte många exempel på denna reaktion i litteraturen. Vårt arbete hjälper till att förklara hur reaktionen sker och identifierar Lewis-syror som fungerar bäst."

Denna nya grundläggande information kommer att hjälpa till med upptäckten av Lewis-syrakatalysatorer för industriell kemisk produktion i snabbare takt och lägre kostnad.

"Alliansen mellan University of Pittsburgh och Lubrizol har varit avgörande för att visa hur akademin och den kemiska processindustrin kan samarbeta för att producera kommersiellt relevanta resultat, sa Glenn Cormack, Global Process Innovation Manager på The Lubrizol Corporation. "Att kombinera kunskapen och expertis från Swanson School of Engineering och The Lubrizol Corporation ger båda parter tillgång till några av de bästa tillgängliga beräknings- och experimentteknikerna när de utforskar nya utmaningar."

Forskningen är ett av många samarbeten mellan Pitt och Lubrizol Corporation, en Ohio-baserad specialkemikalieleverantör för transport, industri- och konsumentmarknader. Alliansen med Lubrizol, nu på sitt sjunde år, ger eleverna praktiska möjligheter att uppleva hur de kunskaper och färdigheter de utvecklar används inom den kemiska industrin. På samma gång, studenter får världsredo kunskap om hur Pitts forskning hjälper till att förbättra Lubrizols processer och produkter.

"Under de senaste åren, vårt partnerskap med Lubrizol har lett till nya, innovativa sätt för Lubrizol att tillverka produkter och tänka om sina tillverkningsprocesser, sa Steven Little, William Kepler Whiteford Begåvad professor och ordförande för Institutionen för kemi- och petroleumteknik. "Vi lär oss oerhört mycket av dem också, och alla dessa publikationer är bevis på en allians som fortsätter att växa."

Pappret, "Beräkningsscreening av Lewis-syrakatalysatorer för Ene-reaktionen mellan maleinsyraanhydrid och polyisobutylen, " publicerades i ACS-tidskriften I&EC-forskning . Den skrevs av Cristian Morales-Rivera och Giannis Mpourmpakis på Pitt och Nico Proust och James Burrington på Lubrizol Corporation.