二氧化碳生产日化品技术获突破

2015-04-10

  据物理学家组织网3月21日报道,美国布朗大学和耶鲁大学的研究人员展示了一种新的“启动(激活)技术”,通过使用过量的二氧化碳来廉价地生产丙烯酸酯,可用于涤纶、纸尿布等各种日用化学品的生产中。该研究成果刊登在最新一期的《有机金属化合物》上。

  丙烯酸酯可用于生产从涤纶织物到尿布等材料,化工企业通常采用原油衍生物丙烯来生产丙烯酸酯,而新研究可能会引领一种更便宜和可持续的丙烯酸酯生产工艺。

  自20世纪80年代,为降低丙烯酸酯的生产成本,研究人员一直在研究利用镍和其他金属作为催化剂,将二氧化碳和乙烯气体合成丙烯酸酯。二氧化碳很容易获得,而乙烯可以从生物质中提取,所以比丙烯便宜。

  然而,一个障碍始终无法攻克。在形成丙烯酸酯分子前,二氧化碳和乙烯往往会形成一个由氧、镍和三个碳原子构成的五元环前体分子。为了转换成丙烯酸酯,该环需要被破解打开,形成一个碳—碳双键。

  布朗大学化学系助理教授韦斯利带领的研究团队在新研究中发现,一种被称为路易斯酸类的化学物质,可以很容易地破开这个五元环,形成丙烯酸酯。路易斯酸基本上是电子受体,能“偷走”使镍和环中氧之间连接成键的电子,由此削弱其联接,打开了环。

  韦斯利说:“我们原来设想,如果能找到一种化学方法来打开这个环,那么就能够非常迅速地形成丙烯酸酯。”这个“启动(激活)技术”,最终可被纳入一个完整的催化过程以大规模地生产丙烯酸酯。

  目前,该团队需要调整使用路易斯酸的强度。他们在研究中使用的是酸度最强的硼酸,效果很好。但硼酸酸性太强了,在催化过程中不可重复使用。路易斯酸的强度是有一定范围的,所以研究人员很有信心最终可以找到一个合适的。韦斯利说:“生产丙烯酸酯是个年约2亿美元的行业,如果我们能找到一种方法使生产丙烯酸酯的成本更低的话,这个行业会对此有兴趣的。”

来源:科技日报

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