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化學(xué)家為了未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造出顛覆性金屬催化劑

2017-07-03 12:16:36 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：新材料在線分享至：

研究人員在金屬催化劑上，運(yùn)用非常規(guī)性方法，在溫和條件下，將生物質(zhì)選擇性轉(zhuǎn)化成高價(jià)值化學(xué)產(chǎn)品。

由石油原料及環(huán)境壓力的不確定性，迫使化工行業(yè)尋找并利用再生能源作為其生產(chǎn)活動(dòng)的支撐點(diǎn)。來(lái)自包括木材、農(nóng)業(yè)廢棄物、及人們的生活垃圾等資源的生物質(zhì)代表著仍沒(méi)有被完全利用的范圍廣泛的再生能源原料。問(wèn)題是絕大多數(shù)生物質(zhì)是不同化學(xué)產(chǎn)品雜亂地混合在一起的產(chǎn)物，很難分離以形成塑料及藥物等高價(jià)值產(chǎn)品。

羧酸是生物質(zhì)中，最常見(jiàn)的化學(xué)類制品。在這類的化學(xué)品混合物中，它們的化學(xué)反應(yīng)很難控制。當(dāng)前使用金屬催化劑的催化氫化反應(yīng)能將酸類產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成酒精類制品，但由于反應(yīng)的附屬反應(yīng)及催化劑的分解，導(dǎo)致生物質(zhì)更趨復(fù)雜化。

認(rèn)識(shí)到羧酸類化學(xué)品的化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要更強(qiáng)的選擇特性，因此名古屋大學(xué)的研究人員探索出一種不同的化學(xué)方法以進(jìn)行生物質(zhì)催化。

論文的第一作者鳴門雅之說(shuō)：“傳統(tǒng)上，人們將低價(jià)的金屬?gòu)?fù)合物用于羧酸的氫化反應(yīng)。但我們發(fā)現(xiàn)，在溫和環(huán)境下，用高價(jià)的復(fù)合物作催化劑，具有更好的選擇性，它還能打開(kāi)緊臨羧酸的下一個(gè)碳?xì)浠瘜W(xué)鍵。

氫化反應(yīng)本質(zhì)上是個(gè)分解反應(yīng)，反應(yīng)期間，金屬催化劑將電子傳遞給羧酸。低價(jià)金屬由于攜帶較多電子，這使它們?cè)隰人釟浠磻?yīng)中，成為被優(yōu)先選擇的對(duì)象。然而研究人員發(fā)現(xiàn)高價(jià)金屬通過(guò)不同的方式，也能與羧酸發(fā)生反應(yīng)，并且在反應(yīng)過(guò)程中，能提供更好的可控制性。高

“價(jià)變化的金屬，在這類反應(yīng)中的有效作用，可能與人們的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)相反。但我們發(fā)現(xiàn)這一方法，在從生物質(zhì)中制備高價(jià)值產(chǎn)品的潛力，“研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人齋藤進(jìn)說(shuō)”盡管錸金屬催化劑價(jià)格很貴，但我們正在尋求循環(huán)利用催化劑的方法，并且將鎢及鉬做為備用催化劑方案。以使這一個(gè)真正具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的方案，在未來(lái)，能夠從生物質(zhì)中獲得有價(jià)值的產(chǎn)品。”

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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