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利用多相催化剂攻克难题

发布时间:2018-08-02 点击量:
  前奏足了,重头戏来了,看看如何化腐朽的木头为神奇的苯酚。
 
  通过木质纤维素合成芳香族化合物,其实早有人进行过研究。但是,在反应过程中,木质纤维素单体中两个苯环不能有效离开彼此,导致后续反应难以进行。2017年,来自中国科学院大连化学物理研究所的王峰研究员团队利用光能,通过多相催化剂ZnIn2S4对该反应进行催化,以氢解技术实现了对这一问题的攻克。
 
  在该反应中,木质纤维素单体中含有羟基的基团CαH-OH提供生成苯酚所需的氢。当一分子反应物吸附在催化剂表面,CαH-OH中的O-H键和CαH键分别先后发生断裂分解,产生两分子氢转移至半导体导带上,储存起来形成氢池,以备后续使用。接下来,半导体导带氢池中储存的氢,使反应物的C-O键断裂,成功制备出了苯酚目标产物。整个反应过程中会有无污染的副产物生成,但含量较低。
 
  看到这里也许有人会问,既然催化剂表面有大量的氢,为什么不会生成大量的氢气呢?
 
  事实上,反应过程中确实会有微量氢气生成,之所以量极低,是因为两个氢原子生成一分子氢气的活化能要高于我们得到目标产物的活化能。举个例子来说,合成苯酚反应就如翻过一座矮丘陵般容易,而生成氢气的反应更像是翻过一座高山一样困难。如果要问这是为什么,那就要归功于我们优秀又神奇的催化剂——整个反应体系中,以光为反应驱动力,不仅在常温常压下进行反应,而且不需要氢气。最终成功实现了由木头变苯酚,化腐朽为神奇。
 
  目前,科研人员正致力于提高产品的产量,研究直接利用木质纤维素而不再是其单体作为原材料制备苯酚。相信在不久的将来,通过更多科研人员的努力,也许你会发现,只要有光,更多的化学品都可以利用木头制备出来——实现真正的绿色化工厂离我们不远了。
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