新方法實現甲醇一步法高效合成高端化學品

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近日，華東理工大學化工學院、化學工程聯合國家重點實驗室段學志教授、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品的工藝路線。該路線在一個固定床反應器內采用接力催化方式，通過調整Cu與Cs雙活性位之間的空間距離與床層分布，實現產物碳鏈不飽和度與鏈長度的定向調控，相關成果發表于《德國應用化學》。

作為高端材料的基礎原料，甲基丙烯酸甲酯（MMA）在光學鏡片、電子信息、航空航天、光導纖維等領域具有廣泛應用。我國是全球MMA產能最大的國家，但目前的工業生產存在污染大、流程復雜、核心技術受國外公司壟斷等問題。

通過設計構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。結果表明，當銅和銫以毫米級尺度采用雙床層結構（即Cu/SiO2||Cs/SiO2）進行裝填時，可有效促進甲醇的脫氫反應，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中間體的傳質和加氫作用，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，主要產物轉變為甲酸甲酯、環氧丙烷等副產品。通過進一步調整活性組分的空間距離和床層分布（Cu/SiO2-Cs/SiO2||Cs/SiO2），研究團隊成功實現了MMA的高效四重串聯催化合成。與傳統的多反應器串聯操作相比，該工藝路線大幅提升了原子利用率，預計能夠降低超過15%的生產成本，為甲醇下游產業鏈的發展開辟了新途徑。

具有不同空間距離與床層分布的Cu與Cs催化劑性能對比