河南大学化学与分子科学学院牛景杨教授与中科院大连化学物理研究所高爽研究员合作研究表明,以Zn/ Al-LDO为酸碱协同催化剂,可成功实现温和条件下碳酸乙烯酯(EC)水解制乙二醇(EG),为OMEGA工艺的改进优化提供新的策略和方法。
在众多的乙二醇制备方法中,EC水解路线(OMEGA工艺)由于极高的EG选择性和较低的酯水比更受青睐。但现阶段报道的OMEGA工艺催化体系存在难以分离回收、催化活性低、反应条件剧烈、催化剂成本高、催化剂稳定性较差且易失活等问题。除此之外,绝大部分已报道的催化体系反应温度均高于100 °C,即无法在常压下实现。众所周知,对于一个平衡反应,将产物分离有利于反应正向平衡移动。高温高压反应不利于CO2的分离回收,进而抑制EC水解反应正向进行,高压反应在实际生产应用中也存在安全隐患。 本工作首次将水滑石类催化剂应用于催化EC水解制备EG体系,研究结果表明Zn/ Al-LDO在较低酯水比和温和条件下可以实现EC水解制备EG,在100 °C 3-4 h的条件下可以得到93% - 99%的EG收率。通过研究发现Zn3Al-LDO通过酸碱协同催化EC水解且碱性位点占主导。由于Zn3Al-LDO缺少“记忆效应”,可以使其在水解反应体系中保留较多的碱性位点,从而赋予其更好的催化效果与稳定性。催化剂只需简单的焙烧活化即可重复使用多次而保持优异的催化效果。本体系条件温和、催化剂廉价易得,不仅对推进OMEGA工艺的安全绿色发展提供了一种新的策略和方法,还有利于提升CO2的循环利用能力。本工作第一作者为河南大学与大连化学物理研究所联合培养硕士研究生赵锐坤。 论文信息 Acid-Base Synergistic Catalysis over Zn/Al Layered Double Oxides toward the Hydrolysis of Ethyl Carbonate under Mild Conditions Ruikun Zhao, Zhendong Feng, Ying Lv, Guosong Li, Peifang Yan, Jingyang Niu, Prof. Shuang Gao ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202300504