近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院、化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室段學(xué)志教授、陳文堯博士等提出了一種基于Cu-Cs雙活性位催化甲醇一步法高效合成高端化學(xué)品的工藝路線。該路線在一個固定床反應(yīng)器內(nèi)采用接力催化方式，通過調(diào)整Cu與Cs雙活性位之間的空間距離與床層分布，實現(xiàn)產(chǎn)物碳鏈不飽和度與鏈長度的定向調(diào)控，相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。
作為高端材料的基礎(chǔ)原料，甲基丙烯酸甲酯（MMA）在光學(xué)鏡片、電子信息、航空航天、光導(dǎo)纖維等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。我國是全球MMA產(chǎn)能最大的國家，但目前的工業(yè)生產(chǎn)存在污染大、流程復(fù)雜、核心技術(shù)受國外公司壟斷等問題。
通過設(shè)計構(gòu)建一種含銅和銫的雙催化活性位體系，研究團隊提出了一種新的甲醇與醋酸甲酯“脫氫-羥醛縮合-加氫-羥醛縮合”接力催化一步法制造MMA的工藝路線。結(jié)果表明，當銅和銫以毫米級尺度采用雙床層結(jié)構(gòu)（即Cu/SiO2||Cs/SiO2）進行裝填時，可有效促進甲醇的脫氫反應(yīng)，并與乙酸甲酯進行羥醛縮合，從而獲得不飽和酯和醛，其選擇性分別達到76.3%和31.1%；以微米級尺度混合（Cu/SiO2-Cs/SiO2）時，能夠顯著促進催化劑界面上反應(yīng)中間體的傳質(zhì)和加氫作用，得到選擇性為67.6%和93.1%的飽和酯和醛；以納米級尺度混合（Cu-Cs/SiO2）時，主要產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榧姿峒柞?、環(huán)氧丙烷等副產(chǎn)品。通過進一步調(diào)整活性組分的空間距離和床層分布（Cu/SiO2-Cs/SiO2||Cs/SiO2），研究團隊成功實現(xiàn)了MMA的高效四重串聯(lián)催化合成。與傳統(tǒng)的多反應(yīng)器串聯(lián)操作相比，該工藝路線大幅提升了原子利用率，預(yù)計能夠降低超過15%的生產(chǎn)成本，為甲醇下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展開辟了新途徑。
具有不同空間距離與床層分布的Cu與Cs催化劑性能對比
