不用贵金属也能造高端化工品我科学家开辟化工绿色生产新路径国内新闻陕西节能低碳网-区域节能降碳综合门户-sxjndt.com

光明日报北京10月27日电(记者崔兴毅) 有机玻璃、医疗香料、塑料增塑剂……这些日常生活中随处可见的产品,背后都离不开一类关键化工反应——羰基化反应。过去通过羰基化反应制造这些化学品,高度依赖昂贵的贵金属催化剂,生产成本高、分离处理麻烦。中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士团队取得的新突破,有望改变这一局面——实现分子筛直接催化烯烃羰基化全新化学反应,不需要贵金属,也不用复杂化学助剂,为化工生产降成本、减污染开辟出全新的技术路线。相关成果于近日发表。

羰基化是现代化工行业非常基础的一类反应。简单讲,就是把一氧化碳和烯烃等底物分子结合,制造出各类酸、酯、醇等含羰基的化工产品。100多年来,工业上实现这类反应大多要用到铑、铱等稀有昂贵金属,整套工艺复杂,催化剂和成品很难分开,不仅推高生产成本,也会带来不少处理难题。

分子筛是一种布满微小孔洞的晶体材料,孔洞精细到分子大小,化工厂里常用它筛选分离不同分子。而这次研究证明,分子筛不只是“过滤器”,它本身就可以独立充当催化剂。

科研团队经过近3年攻关,利用分子筛内部孔洞的特殊空间效应,实现两项新化学反应:有水参与条件下,丙烯转化为异丁酸,乙烯转化为丙酸——整个过程完全不用贵金属和有机配体,同时分子筛还能抑制无效副反应;作为固体材料,催化剂和生产产物天然属于两种不同物态,后续分离回收简单很多,解决了传统工艺一大痛点。

此外,研究还发现一条新规律,即分子筛孔洞不同位置就像一个个精密开关,十元环孔口位点适合加工丙烯,八元环位点适配乙烯。调整分子筛孔洞结构,就能提前控制化学反应走向,不再需要反复调配昂贵金属试剂去“试错”。这给未来设计新化工工艺提供了清晰底层逻辑,有望反过来预判、设计出新的化工生产流程。