塑料制品在我們日常生活中隨處可見,應用極其廣泛。但作為生產塑料制成品的原材料苯酚等,其工業生產過程卻往往是高能耗和高污染的,而且生產中還存在過度氧化以及收率低、不良副產物多等問題。近日,南京工業大學專家在沸石分子篩催化的芳烴羥基化制備酚類化合物反應中取得重要成果,有助于高效綠色生產塑料制品,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、用量巨大的化學品,可以用于制備殺蟲劑、農藥、塑料、染料、藥物、聚合物,等等。能源和環境的迫切壓力,要求發展綠色化學過程,在工業生產過程中迫切需要使用高選擇性、高原子利用率的新催化工藝,而這一發展,主要依賴于新催化材料的研制與開發。

為打破其生產過程高能耗和高污染的瓶頸,南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室和化工學院王軍教授、周瑜副教授,聯手新加坡國立大學顏寧教授,采用雙氧水等清潔氧源,通過環境友好的苯羥基化反應,高效、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,并且能耗大、高污染、收率低。

“苯是惰性底物,而其產物苯酚比苯更活潑,以往制備苯酚時,在產生苯酚的過程中,還會繼續對苯酚氧化,從而發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、硅、氧三種元素的沸石分子篩催化劑。利用這一新型催化劑,使得雙氧水與苯反應產生苯酚時,不會再與比較活潑的苯酚發生不良副反應、產生不良副產物。”

該課題組研發的新型催化劑,讓雙氧水“定向”只與苯發生反應,直接一步制備出苯酚來,獲得純苯酚的收率極高。在反應過程中,只產生水,而沒有其他廢棄物及其他污染排放,可謂綠色環保。而且這種新型催化劑,可實現反應的瞬間發生,極大地提高了獲得苯酚的效率。

利用這一催化劑,有望實現苯酚等酚類化合物的工業化綠色生產,從而代替原有高能耗、高污染的路徑,達到節能減排,可持續發展的化工過程,因此有著重要的工業應用前景。

有趣的是,這種催化劑的創新制備方法,還具有廣泛的普適性,能夠進一步構筑出含有不同金屬,譬如含鐵、銅、錳等元素的沸石分子篩,制備出高效的多相催化劑,對于其它種類化學品實現綠色生產大有裨益。

來源：中國塑料技術網