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[中国化工报]新型沸石分子筛催化剂开发成功

酚类化合物实现高效绿色直接制备

8月25日,澳门永利赌博对外宣布,该校材料化学工程国家重点实验室王军教授、周瑜副教授和新加坡国立大学颜宁教授合作,开发出可高效绿色直接制备酚类化合物的沸石分子筛催化剂,解决了酚类化合物传统制备工艺高能耗、高污染、收率低等问题。

课题组研发的这种高活性催化剂在芳环羟基化反应中具有极高效率,有望实现苯酚等酚类化合物的工业化规模生产,显示出重要的潜在工业应用前景。同时,这种催化剂的创新制备方法还具有广泛的普适性,能够进一步构筑出含有不同金属(如含铁、铜、锰等元素)的沸石分子筛,制备出高效的多相催化剂,有望实现其他种类化学品的绿色生产。

酚类化合物(如苯酚和甲酚等)是一类用途广泛、用量巨大的化学品,可用于制备杀虫剂、农药、塑料、染料、药物、聚合物等等。但这些酚类化合物的工业生产往往是高能耗和高污染的过程,而且传统生产工艺存在过度氧化、反应步骤繁琐、收率低、副产物多等问题。为解决上述问题,课题组自主开发了沸石分子筛催化剂,并采用双氧水等清洁氧源,通过环境友好的苯羟基化反应实现酚类化合物的高效制备。

据周瑜介绍,苯是惰性底物,而产物苯酚比底物苯更活泼,以往传统方法制备苯酚时,在产生苯酚的过程中,还会继续对苯酚氧化,从而发生一系列严重副反应,并产生一些不良副产物。且传统催化剂的利用率不高,反应时间也长达十至数十个小时,难以满足工业催化的需求。王军课题组采用创新方法,制备一种含钒、硅、氧三种元素的沸石分子筛催化剂,用于苯与双氧水发生的化学反应中,生成苯酚等酚类物质。

这一新型催化剂的应用,使双氧水与苯反应产生苯酚时,不会再与比较活泼的苯酚发生不良副反应、产生不良副产物,而是让双氧水定向只与苯发生反应,直接一步制备出苯酚,获得纯苯酚的收率极高,苯酚收率和双氧水利用率均达30%以上;反应过程中只产生水,没有其他废弃物。

此外,这种新型催化剂并非由五价变为四价产生自由基引发反应,而是在反应中不需变价,即可经历一个非自由基的快速反应生成酚类,从而大幅缩短反应时间,极大提高获得苯酚的效率。


2018年08月28日《中国化工报》第2版:

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