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據物理學家組織網3月21日報道,美國布朗大學和耶魯大學的研究人員展示了一種新的“啟動(激活)技術”,通過使用過量的二氧化碳來廉價地生產丙烯酸酯,可用于滌綸、紙尿布等各種日用化學品的生產中。該研究成果刊登在最新一期的《有機金屬化合物》(Organometallics)上。0 h2 a: g0 Z- c( v- D% j
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丙烯酸酯可用于生產從滌綸織物到尿布等材料,化工企業通常采用原油衍生物丙烯來生產丙烯酸酯,而新研究可能會引領一種更便宜和可持續的丙烯酸酯生產工藝。
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自20世紀80年代,為降低丙烯酸酯的生產成本,研究人員一直在研究利用鎳和其他金屬作為催化劑,將二氧化碳和乙烯氣體合成丙烯酸酯。二氧化碳很容易獲得,而乙烯可以從生物質中提取,所以比丙烯便宜。7 {1 x, P% w% B R& h$ I. H( Y
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然而,一個障礙始終無法攻克。在形成丙烯酸酯分子前,二氧化碳和乙烯往往會形成一個由氧、鎳和三個碳原子構成的五元環前體分子。為了轉換成丙烯酸酯,該環需要被破解打開,形成一個碳—碳雙鍵。% \# G. k5 E' d5 K7 {
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布朗大學化學系助理教授韋斯利帶領的研究團隊在新研究中發現,一種被稱為路易斯酸類的化學物質,可以很容易地破開這個五元環,形成丙烯酸酯。路易斯酸基本上是電子受體,能“偷走”使鎳和環中氧之間連接成鍵的電子,由此削弱其聯接,打開了環。" {$ h3 R. M" d* z
1 @, v6 Z6 ^, B! p5 q韋斯利說:“我們原來設想,如果能找到一種化學方法來打開這個環,那么就能夠非常迅速地形成丙烯酸酯。”這個“啟動(激活)技術”,最終可被納入一個完整的催化過程以大規模地生產丙烯酸酯。
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% W1 [+ _$ K! [% H8 J目前,該團隊需要調整使用路易斯酸的強度。他們在研究中使用的是酸度最強的硼酸,效果很好。但硼酸酸性太強了,在催化過程中不可重復使用。路易斯酸的強度是有一定范圍的,所以研究人員很有信心最終可以找到一個合適的。韋斯利說:“生產丙烯酸酯是個年約2億美元的行業,如果我們能找到一種方法使生產丙烯酸酯的成本更低的話,這個行業會對此有興趣的。”
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