塑料制品在我們日常生活中随處可見,應用極其廣泛。但作爲生産塑料制成(chéng)品的原材料苯酚等,其工業生産過(guò)程卻往往是高能(néng)耗和高污染的,而且生産中還(hái)存在過(guò)度氧化以及收率低、不良副産物多等問題。近日,南京工業大學(xué)專家在沸石分子篩催化的芳烴羟基化制備酚類化合物反應中取得重要成(chéng)果,有助于******綠色生産塑料制品,相關論文刊登于《自然通訊》。

酚類化合物,如苯酚和甲酚等,是一類用途廣泛、用量巨大的化學(xué)品,可以用于制備殺蟲劑、農藥、塑料、染料、藥物、聚合物,等等。能(néng)源和環境的迫切壓力,要求發(fā)展綠色化學(xué)過(guò)程,在工業生産過(guò)程中迫切需要使用高選擇性、高原子利用率的新催化工藝,而這(zhè)一發(fā)展,主要依賴于新催化材料的研制與開(kāi)發(fā)。

爲打破其生産過(guò)程高能(néng)耗和高污染的瓶頸,南京工業大學(xué)材料化學(xué)工程國(guó)家重點實驗室和化工學(xué)院王軍教授、周瑜副教授,聯手新加坡國(guó)立大學(xué)顔甯教授,采用雙氧水等清潔氧源,通過(guò)環境友好(hǎo)的苯羟基化反應,******、環保地直接一步制備出酚類化合物,而不像傳統方法需要繁瑣的多個反應步驟,并且能(néng)耗大、高污染、收率低。

“苯是惰性底物,而其産物苯酚比苯更活潑,以往制備苯酚時,在産生苯酚的過(guò)程中,還(hái)會(huì)繼續對(duì)苯酚氧化,從而發(fā)生一系列嚴重副反應。”周瑜副教授介紹說,使用傳統催化劑的利用率不高,反應時間往往長(cháng)達十至數十個小時,難以滿足工業催化的需求。“我們課題組采用創新方法,制備出含釩、矽、氧三種(zhǒng)元素的沸石分子篩催化劑。利用這(zhè)一新型催化劑,使得雙氧水與苯反應産生苯酚時,不會(huì)再與比較活潑的苯酚發(fā)生不良副反應、産生不良副産物。”

該課題組研發(fā)的新型催化劑,讓雙氧水“定向(xiàng)”隻與苯發(fā)生反應,直接一步制備出苯酚來,獲得純苯酚的收率極高。在反應過(guò)程中,隻産生水,而沒(méi)有其他廢棄物及其他污染排放,可謂綠色環保。而且這(zhè)種(zhǒng)新型催化劑,可實現反應的瞬間發(fā)生,極大地提高了獲得苯酚的效率。

利用這(zhè)一催化劑,有望實現苯酚等酚類化合物的工業化綠色生産,從而代替原有高能(néng)耗、高污染的路徑,達到節能(néng)減排,可持續發(fā)展的化工過(guò)程,因此有著(zhe)重要的工業應用前景。

有趣的是,這(zhè)種(zhǒng)催化劑的創新制備方法,還(hái)具有廣泛的普适性,能(néng)夠進(jìn)一步構築出含有不同金屬,譬如含鐵、銅、錳等元素的沸石分子篩,制備出******的多相催化劑,對(duì)于其它種(zhǒng)類化學(xué)品實現綠色生産大有裨益