原位合成過氧化氫實現(xiàn)尼龍綠色生產

2022年5月6日，《科學》刊發(fā)上海交通大學化學化工學院教授陳立桅等人的科研成果。研究人員設計出一種合金催化劑，實現(xiàn)在接近工業(yè)過氧化氫氨氧化條件下，直接從氫氣、氧氣、碳酸氫銨和環(huán)己酮一步法高選擇性制備環(huán)己酮肟。

過氧化氫具有較合適的氧化能力，而且其反應產物為水，適合作為環(huán)境友好的氧化劑應用于綠色化工合成。

盡管過氧化氫在綠色化學化工發(fā)展中扮演了重要角色，但是現(xiàn)有工業(yè)蒽醌法制備成本高、過程復雜，且可能污染環(huán)境。如果利用原位法直接生成過氧化氫完成催化氨氧化等反應，可以極大節(jié)省能耗和設備投資，使整個過程更加經濟綠色。

為此，陳立桅和上海交通大學化學化工學院研究員劉晰、英國卡迪夫催化中心教授Graham Hutchings等合作，突破性地設計出鈦硅分子篩負載金鈀合金催化劑，實現(xiàn)了在接近工業(yè)過氧化氫氨氧化條件下，直接從氫氣、氧氣、碳酸氫銨和環(huán)己酮一步法高選擇性制備環(huán)己酮肟，得到近100%環(huán)己酮選擇性、近100%氨選擇性和67%氫氣選擇性。

研究者進一步對整個催化體系進行經濟評估，發(fā)現(xiàn)假設催化劑壽命為2.3年，環(huán)己酮肟生產成本相比現(xiàn)有工業(yè)成本下降13%。“這個經濟評估還沒有考慮節(jié)省下來的非原位制備過氧化氫及運輸、稀釋等過程所帶來的額外成本?！标惲⑽ρa充說。

該研究通過先進的催化劑設計、詳盡的試驗及充分的微觀結構表征，第一次成功將原位過氧化氫合成與現(xiàn)有化工品生產相結合，證明了利用原位過氧化氫合成實現(xiàn)綠色化工新路線的可行性與經濟性。

（來源：中國科學報）