3代研究生,6个课题组,历时7年,厦大化院发Science!

倚世科技冯密斯13611755455（微信同号）

导读

厦门大学化学化工学院、固体概况物理化学国度重点实行室和醇醚酯化工干净出产国度工程实行室的科研职员，在中科院福建物资布局钻研所和厦门福纳新质料科技有限公司等有关专家协助下，买通了从合成气制备乙二醇的常压加氢催化技能难关，完成为了在近常压和低于200 °C的前提下草酸二甲酯加氢制备乙二醇的范围化实验，相干功效以“Ambient-pressure synthesis of ethylene glycol catalyzed by C60-buffered Cu/SiO2”为题于2022年4月15日颁发在Science（2022, 376, 288–292）。

乙二醇是一类首要的化工原料，与对二甲苯（英文简称PX）衍生的对苯二甲酸（英文简称PTA）聚合可出产出平常糊口中遍及利用的聚酯（英文简称PET）纤维和塑料，全世界年产量达四万万吨。现有产物重要从煤油经环氧乙烷路线合成获得，但因我国煤油高度依靠入口，在我国成长非煤油线路的合成气制乙二醇技能具备首要计谋意义。

这一技能重要触及从合成气到草酸二甲酯再到乙二醇的两步催化反响，此中，从一氧化碳和亚硝酸甲酯（甲醇与一氧化氮的反响产品）偶联制备草酸二甲酯反响可在常压下经由过程钯基催化实现，但草酸二甲酯加氢转化为乙二醇反响，今朝采纳的催化技能需在较高氢气压力（20-30个大气压）前提下才能顺遂完成，轻易造成氢气泄露爆炸等平安隐患和带来副产品较多等产物质量问题。下载化学加APP，浏览更有效力。（ ）

富勒烯电子缓冲的铜-二氧化硅催化草酸二甲酯加氢合成乙二醇

该技能的焦点在于将富勒烯与铜催化剂相复合。富勒烯是一类纯碳团簇物资（与石墨和金刚石同等属于碳同素异形体），此中最为典范的代表是1985年发明的C60（笼状团簇布局见图示，发明者们得到了1996年度的诺贝尔化学奖）。。今朝，海内已有多家企业实现了富勒烯的工业化出产，也开辟出了在能源设备和康健时尚等范畴的若干利用。而铜作为一类在化工、制药和能源等范畴具备遍及利用的过渡金属催化剂，其催化结果与铜的价态有关（铜原子凡是可以0、+一、+2等分歧价态情势存在）。

中科院福建物资布局钻研所从上个世纪八十年月中期就起头举行了煤制乙二醇的成套工艺钻研，并于本世纪初率先实现了工业化，近来成长的草酸二甲酯加氢转化为乙二醇催化剂就是以二氧化硅为基底的铜催化剂（Cu/SiO2）。

厦门大学化学化工学院催化钻研所袁友珠传授课题组在元素搀杂和调控Cu/SiO2的概况电子性子与催化举动方面展开了多年钻研，已验证了影响Cu/SiO2催化结果的关头在于此中的铜价态要有不乱的比例，出格是+1价亚铜成份要能在激烈的催化反响进程中连结相对于不乱。

在该事情中，厦门大学等多个钻研团队互助成长了富勒烯-铜-二氧化硅催化剂（C60-Cu/SiO2），操纵铜与富勒烯之间的可逆电子转移，阐扬富勒烯的电子缓冲效应（electron buffering effect），不乱了催化剂中亚铜成份（图示中的表界面赤色小区域），实现了草酸二甲酯常压催化加氢制乙二醇，并降服了副反响较多且催化剂易失活等问题。

实在，富勒烯与催化结缘已久。早在上个世纪九十年月初，即富勒烯的宏量制备实现后不久，C60就因其特异的光敏性子而被用作烯烃光氧化反响的催化剂了，将富勒烯作为电子受体（抑或电子供体）与过渡金属催化连系也并不是全新课题，但将富勒烯作为电子缓冲剂与过渡金属催化相连系，尚属初次。

该催化剂实现了草酸二甲酯加氢制乙二醇从高压到常压的倾覆性催化机能晋升，给碳团簇催化注入了新的朝气。Science副主编Phillip D. Szuromi博士在论文出书前夜还经由过程电子邮件鼓励道：“… …, thanks to fullerenes continuing to hold scientific surprises！ ”

在同期，Science还约请了法国巴黎-萨克雷大学的Edmond Gravel和Eric Doris博士以“Fullerenes make copper catalysis

better”为题在INSIGHTS栏目撰写了Perspectives文章（Science, 2022, 376, 242–243），推介了这一钻研功效，并指出该功效（在今朝已实现富勒烯工业化出产的大布景下）将在学术界和财产圈发生首要影响并终将走向成熟（ “expected to be soon sufficiently mature” ）。

这一科研事情历经3代钻研生的配合尽力，6个课题组的精诚互助，1家企业的踊跃量产，得以顺遂完成。早在2015年1月24日，在厦门大学化学化工学院的年度科研事情集会上，谢素原传授（时任学院传授委员会副主任并主持集会）对袁友珠传授陈述的“醚酯催化与转化”钻研提出了能否对Cu/SiO2举行富勒烯搀杂以调控概况电子性子的建议。博士生郑建伟（现于牛津大学从事博士后钻研）第一个进入到C60-Cu/SiO2这一开辟性钻研标的目的，并很快就取患了使人鼓动的催化实行原始数据，硕士生崔存浩（现于上海交通大学攻读博士学位）在电化学钻研所的时康传授的悉心引导下以轮回伏安法精良表征了富勒烯与铜的电子转移征象。随后，博士生黄乐乐和硕士生刘旭锋周全介入了范围化实验和催化表征等事情，此中，范围化实验获得了中科院物构所姚元根钻研员、郭国聪钻研员、曹新医博士和林凌博士等全力支撑和帮忙。别的，催化剂量产获得了厦门福纳新质料科技有限公司朱常锋总司理和杨童宗工程师的大力协助，理论计较事情则是由博士后陈佐长和博士生营思惟完成，厦门大学化学化工学院朱红平传授、段新平工程师和杜鹏博士生等也介入了有关前期钻研事情，郑兰荪院士对总体钻研事情提出了引导性定见。

C60-Cu/SiO2催化钻研从初次提出到2022年1月25日《Science》接管颁发，用时七年，无不表现了厦门大学化学化工学院“敢为先、重细节、合为贵”的科研文化传承。

本钻研事情获得国度天然科学基金项目（2172100一

、92061000、9206120四、2197211三、2217123五、2182780一、21972120和21703100）和国度重点研发规划项目（2017YFA020680一、2017YFA0206802和2017YFB0307301）等帮助。

论文链接：