中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所提出CO和氯甲烷制芳烴新策略

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究團隊在CO與小分子化合物定向轉(zhuǎn)化研究中取得進展，開發(fā)了CO和甲烷衍生物氯甲烷在分子篩作用下高選擇性制備芳烴新路徑，并闡明復(fù)雜體系下芳烴的生成機理，為進一步拓展CO和小分子化合物反應(yīng)應(yīng)用提供支撐。相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志。

甲烷具有高鍵能、高對稱性、低極化率以及反應(yīng)物與產(chǎn)物的氫碳比不平衡等特點，因此甲烷高效、高選擇制取芳烴面臨挑戰(zhàn)。目前，甲烷高效利用中以鹵素化合物為平臺分子的生產(chǎn)路徑被認為是一種具有前景的途徑，但氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)以及鹵代甲烷直接轉(zhuǎn)化制芳烴選擇性偏低(小于40%)等因素限制了其應(yīng)用。

該研究團隊基于對分子篩催化二甲醚羰基化反應(yīng)的研究，提出CO促進氯甲烷定向轉(zhuǎn)化為芳烴的新策略。研究發(fā)現(xiàn)，以HZSM-5為催化劑時，CO的引入可以顯著提高芳烴，尤其是苯、甲苯、二甲苯(BTX)的選擇性。在2.0 MPa、400 ℃的反應(yīng)條件下，芳烴選擇性和BTX選擇性分別由39.0%和17.7%增至79.3%和48.0%；在優(yōu)化條件后，芳烴和BTX選擇性可分別達到82.2%和60%。通過研究還發(fā)現(xiàn)，分子篩拓撲結(jié)構(gòu)對CO與氯甲烷定向轉(zhuǎn)化為芳烴具有重要影響。借助原位紅外、同位素示蹤等表征手段對其反應(yīng)機理進行研究，發(fā)現(xiàn)烯烴與酰基物種是芳烴生成的重要前體，多甲基環(huán)戊烯酮為芳烴生成的重要中間物種。

該研究成果可為甲烷高效定向轉(zhuǎn)化研究提供思路。