[发明专利]用于催化剂评价的催化剂库的辐射激活和筛选及其反应器

说明书

本发明涉及非均质和均质催化剂库的活性和选择性的快速筛选。本发明提供了利用选择性共振增强的多光量子离子化(REMPI)从催化剂库中的所有的催化位点对气体、液体或固体产品的同步筛选。

对相关技术固体和液体催化剂的描述被运用于巨大数量的化学物质和燃料的制造，并且按照这样一种方法对经济和高生活水准做出了显著的贡献。催化剂还提供了重要的环境方面的益处，例如在内燃发动机中的催化剂转换中。然而，尽管它很重要，并且有广泛的实用性，但是对新的和改进提高的催化剂的研制仍然是一种艰巨的和相当难以预见的尝试和易出差错过程。通常，先要使用许多费力的和耗时的方法制备单独一种催化剂，再对催化剂活性表征和测试，然后改进，再表征和测试，直到被证明不能再改进为止。这种途径尽管是费时的，但是对于以下发现业已被证明是成功的，这些发现包括根据Heinemann，H，在Catalysis：Science and Technology，Anderson，J.R.andBoudart，M.Eds.，第1章，Springer-V erlag，Berlin，1981，一书中发表的“工业催化剂简介(A Brief History of IndustrialCatalysts)”一文发现大量固态催化剂，以及根据Montreus，A.等人发表的“工业催化剂的工业应用(Industrial Application ofIndustrial Catalysts)”Kluweer Publishing，New York，1988.一文发现均相液态催化剂。

根据组合化学可以快速地生产大量的化学变异体和产生化学物质库，而后使用适当的技术针对所需要的性能对该化学物质库进行筛选。这种组合化学对于发现新的催化剂，例如在Chem.Eng.News，12Feb.1996中所描述的那样的催化剂来说是一种特别有吸引力的途径。组合合成最初被用于合成大型生物有机低聚物库，例如肽和核苷酸，然而，可用于药物实验的小分子库的形成正在成长发展。如Nielsen，J.，Chem.&Indus.，902，1994年11月21日所述。近来，组合性分集合成(combinatorial diversity synthesis)业已延伸至用于超导的固态化合物，如Xiang，X-D等在“A Combinatorial Approach toMaterials Discovery”，Science，268，1738，1995中所描述的那样化合物；和Briceno，G.等在“A Class of Cobalt OxideMagnetoresistance Materials Discovered With CombinatorialSythesis”，Science，270，273，1995中论述的磁阻效应；和根据Wang，J.等在“Identification of Blue PhotoluminescentComposite Material from a Combinatorial library”Science，279，1712，1998中、Danielson，E.等在“A Combinatorial Approachto the Discovery and Optimization of Luminescent Materials”Nature，389，944，1997中、Sun，x-o等在“Identification andOptimi’zation of Advanced Phosphors using CombinatorialLibraries，”App.Phy.Lett，70，3353，1997中和Sun，X-D等在”Solution-Phase Sythesis of Luminescent MaterialsLibrary”，Adv.Mater.，9，1046，1997中论述的萤光。在这些情况下，对每一个做过物理掩蔽的单独的试样使用带有计算机控制的多通道开关系统的接触探针进行逐个测量。为了进行催化剂筛选，业已推荐过与质谱分析法结合的微探针取样法，如Senkan S.M.等人在“ChemicalStructure of Fuel-Rich 1，2-C₂H₄Cl₂/CH₄/O₂/Ar Flames：Effectsof Microprobe Cooling on Sampling of Flames of ChlorinatedHydrocarbons”，Combust.Sci.Tech.，67，147，1989中所描述的那样，以及原位红外法(in situ IR)，如Moates，F.C.等人在“InfraredThermographic Screening of Combinatorial libraries ofHeterogeneous Catalysts”，Ind.Eng.Chem.Res.，35，4801，1996中所描述的那样，但是这些方法还存在严重的缺陷，包括没有足够的灵敏度、选择性、空间分辨率或很高的筛选大型催化剂库的通过能力，以及缺乏同时测试数百或数千种化合物的活性的能力。微探针质谱法需要从每一个位点对含有低浓度产物成分的极少量的气体进行采样及传送，这就使得这一方法不能用于快速筛选。原位红外技术不能提供对催化剂鉴定至关重要的有关产品选择性的信息。