浙师大杭州高等研究院在化工领域顶级期刊发表论文
日期: 2021-11-01 作者: 供稿单位: 杭州高等研究院

近日,浙江师范大学杭州高等研究院甲基丙烯酸甲酯合成方面取得新进展,相关成果以“Synergic effect between gold and vanadate substituted hydroxyapatite support for synthesis of methyl methacrylate by one-step oxidative esterification”为题发表于化工顶级期刊Chemical Engineering Journal(中科院工程一区top,IF= 13.273)。论文第一作者为杭州高等研究院2019级硕士研究生李洁和2018级硕士研究生李华胤,通讯作者为杭州高等研究院谭媛助理研究员、中科院大连化物所乔波涛研究员、浙师大与中科院大连化物所“双聘教授”丁云杰研究员。浙江师范大学为第一通讯单位。



甲基丙烯酸甲酯(MMA)是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的单体,在涂料、黏合剂、造纸、纺织印染等方面拥有广泛的应用。工业生产MMA的方法主要有乙烯羰基化法、丙酮氰醇法和异丁烯氧化法等。其中,异丁烯氧化法原料来源丰富、原子利用率高、过程清洁环保,成为近年来研究关注的热点。该过程的关键步为甲基丙烯醛(MAL)直接氧化酯化生成MMA。由于该过程涉及氧化、酯化等多步反应,对催化剂的选择性具有较高要求,且反应过程需添加一定量的液相碱,对环境不友好。因此,针对该体系亟需寻找绿色、高效、高选择的催化剂。


负载型金催化剂被报道在氧化酯化反应中展现出良好的潜力,并且其催化性能强烈依赖于粒径和载体等因素本课题组在前期研究工作中,报道了粒径和载体等因素对金催化氧化酯化反应性能的影响,并通过调变金与载体的相互作用或者载体的组分性质对催化剂的性能进行调变(Catalysts, 2021, 11, 162; Int. J. Mol. Sci., 2021, 22, 8668)。本工作以原子数可控的Au25原子团簇作为金的前驱体,以阴阳离子可交换的羟基磷灰石(HAP, Ca5(PO4)3(OH))作为载体,进一步研究载体因素对金催化醛/醇氧化酯化反应性能的影响。结果发现,VO43-取代PO43-制得的羟基磷灰石(HVP)负载的金催化剂相较于其它阴阳离子(Ce3+, F-)取代的HAP负载的金催化剂在MAL直接氧化酯化反应中表现出更优异的活性和选择性。原位红外光谱表征证明在Au25/HVP催化剂上,MAL可以快速转化为MMA,而在Au25/HAPAu25/FAPAu25/CeAP催化剂上,MAL只能转化为缩醛。HRTEMXPSO2-TPD等表征证明金的粒径、电子态,以及载体的性质等可能对氧的吸附活化能力产生影响。结合表征结果和对照试验可以推断反应活性中心位于金与载体界面采用固定床反应器对Au25/HVP催化剂的稳定性进行测试,发现反应装置连续运转140h,催化剂可以保持稳定。上述工作为研究负载型金催化剂一步氧化酯化反应提供了思路和方法


该工作得到国家自然科学基金(22102149)和浙江省自然科学基金LQ20B030005)项目的资助。


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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721047823


编辑:赵菡婧


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