前沿科技之使用過量的二氧化碳來廉價(jià)地生產(chǎn)丙烯酸酯

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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)3月21日?qǐng)?bào)道，美國(guó)布朗大學(xué)和耶魯大學(xué)的研究人員展示了一種新的“啟動(dòng)（激活）技術(shù)”，通過使用過量的二氧化碳來廉價(jià)地生產(chǎn)丙烯酸酯，可用于滌綸、紙尿布等各種日用化學(xué)品的生產(chǎn)中。該研究成果刊登在最新一期的《有機(jī)金屬化合物》（Organometallics）上。

. h" N/ ?4 T1 a2 x' r& L/ r丙烯酸酯可用于生產(chǎn)從滌綸織物到尿布等材料，化工企業(yè)通常采用原油衍生物丙烯來生產(chǎn)丙烯酸酯，而新研究可能會(huì)引領(lǐng)一種更便宜和可持續(xù)的丙烯酸酯生產(chǎn)工藝。

自20世紀(jì)80年代，為降低丙烯酸酯的生產(chǎn)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(zhì)中提取，所以比丙烯便宜。

- {+ J" h+ j3 h& |& @  S# m+ S然而，一個(gè)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(huì)形成一個(gè)由氧、鎳和三個(gè)碳原子構(gòu)成的五元環(huán)前體分子。為了轉(zhuǎn)換成丙烯酸酯，該環(huán)需要被破解打開，形成一個(gè)碳—碳雙鍵。

, z( A5 ~9 e3 r( h7 P布朗大學(xué)化學(xué)系助理教授韋斯利帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在新研究中發(fā)現(xiàn)，一種被稱為路易斯酸類的化學(xué)物質(zhì)，可以很容易地破開這個(gè)五元環(huán)，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(huán)中氧之間連接成鍵的電子，由此削弱其聯(lián)接，打開了環(huán)。

; ^/ S  ^5 Y8 r韋斯利說：“我們?cè)瓉碓O(shè)想，如果能找到一種化學(xué)方法來打開這個(gè)環(huán)，那么就能夠非常迅速地形成丙烯酸酯。”這個(gè)“啟動(dòng)（激活）技術(shù)”，最終可被納入一個(gè)完整的催化過程以大規(guī)模地生產(chǎn)丙烯酸酯。
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目前，該團(tuán)隊(duì)需要調(diào)整使用路易斯酸的強(qiáng)度。他們?cè)谘芯恐惺褂玫氖撬岫茸顝?qiáng)的硼酸，效果很好。但硼酸酸性太強(qiáng)了，在催化過程中不可重復(fù)使用。路易斯酸的強(qiáng)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(gè)合適的。韋斯利說：“生產(chǎn)丙烯酸酯是個(gè)年約2億美元的行業(yè)，如果我們能找到一種方法使生產(chǎn)丙烯酸酯的成本更低的話，這個(gè)行業(yè)會(huì)對(duì)此有興趣的。”