【海川化工资讯】利用多相催化剂攻克难题，用木头生产苯酚

苯酚在生产生活中应用广泛，是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物的重要原料，被大量应用在医学、化工、合成纤维等领域。

目前，生产苯酚的主要方法包括苯磺化法、氯苯法、甲苯、苯甲酸法和**法等，也可以采用较为直接的苯氧化法。但几乎全都离不开具有高毒性和高致癌性的物质——苯，并且主要是通过重整汽油及炼焦副产品生产。这一生产过程会产生严重的大气、水体以及植被等污染问题。由于相关反应进行需要一定的温度，以及后期分离等过程也会消耗大量能源，高污染+高耗能成为苯酚现实生产中面临的严重问题。

可喜的是，这么有用的苯酚现在能够在绿色化工厂里制造了。那么，绿色化工厂又是怎样工作的?

传统中，几乎所有化工厂的初级原料都是煤、石油等传统化石能源;而绿色化工厂的原料却是大自然中最常见、最廉价的资源之一——生物质，也就是利用大气、水、土地等，通过光合作用而产生的各种有机体。

其中，木质纤维素利用最为广泛。作为自然界中含量最为丰富的有机碳资源，通过对木质纤维素进行机械破坏、蒸汽爆破、酸碱处理、生物处理等预处理过程，将得到的五碳糖或六碳糖利用水热液化等方法进行处理，最终可以得到呋喃、糠醛等平台化合物，再通过催化技术，我们就可以将平台化合物转化为生物燃料和精细化学品等一系列产品。

比如，通过选择性加氢绿色化学催化反应，借助使用贵金属或过渡金属催化剂，在氢气气氛以及高温高压条件下，成功实现对糠醛、呋喃、乙酰丙酸等平台化合物的选择性加氢，从而取代传统中的煤、石油等资源，最终合成制备具有一定价值的化学品，成功实现化学品的绿色化学制备。

但是，由于制备过程中需要使用氢气作为氢源，而且需要高温高压条件，该反应体系便具有了一定危险性。此外，该反应需要高温条件，也就意味着需要消耗一定能量。

因此，越来越多的科研工作者开始探索研究通过利用可再生清洁能源——光能，以半导体负载具有优异催化性能的贵金属或者过渡金属作为催化剂，实现对一系列来源于生物质的平台化合物进行选择性加氢反应。


利用多相催化剂攻克难题

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?

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。

用木头生产苯酚....:o

智者明 发表于 2018-10-25 08:57
用木头生产苯酚....

有点标题党

我也是外行

不过看文中思路

纤维素是一个特点

除了木头

其实很多植物也有纤维素的

比如麦秸，玉米秸秆，等等

这是不是一个可以再生的原料呢？

沙漠里的游鱼 发表于 2018-10-25 10:08
有点标题党

我也是外行

      麦秸，玉米秸秆是可以再生的原料不假，但关键是原料来源，没有批量、稳定来源，价值再高、对环境贡献再大都无法作为工业化的稳定原料来源。
      生物质发电、生物制乙醇无法形成规模都与这个原因有关，一旦投资生物质项目，原料来源就会困扰投资人，不是被人垄断原料（抬高价格），就是被貌似老实的送原料人在原料中掺土掺水掺沙子....