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"點石成金" 納米Pt/TiO2助力脂肪酸串聯加氫-脫羧

2020/3/23 

        大連化物所王峰研究員在Nature Catalysis發表了在溫和條件下(室溫,氫壓力≤0.2 MPa)將脂肪酸以≥90%的收率得到附加值高的長鏈烷烴的報道。
 
        長鏈烷烴是一類附加值較高的化工原料,通常是柴油和航空燃油的主要成分。利用可再生能源生產這類烷烴來代替石油資源是一個非常具有挑戰性的課題。在這種情況下,由生物衍生的脂肪酸與柴油型碳氫化合物具有內在結構的相似性,且具有不可食用、豐度高和成本低廉等特點,因此是具有前途的候選原料。在油脂加工和制漿工業中,大量脂肪酸作為低價值副產品甚至是廢料生產。這類低價值的脂肪酸通常是通過加氫脫氧方式轉化成烷烴。在已建立的催化體系中,通常這種轉化方式需要特別苛刻的條件,比如溫度要大于250 ℃、H2壓力要超過2 MPa,這樣就會導致巨大的能源和氫消耗,并且該方式會產生一些不必要的C-C斷裂和焦炭沉積,降低了總體能源利用率。因此,發展一種能夠在溫和環境中,消耗氫和能耗較少情況下的方法是非常有必要的。
近日,大連物化所王峰研究員在Nature Catalysis發表了在溫和條件下(室溫,氫壓力≤ 0.2 MPa)將脂肪酸以≥ 90% 的收率得到長鏈烷烴的文章,文章指出使用光照條件下的Pt/TiO2催化劑是該轉化的關鍵,光照下,該金屬表面會與氫形成一個富氫環境,能夠迅速還原末端自由基烷烴而得到長鏈烷烴,這也大大提高了轉化的效率。
        大連化物所王峰研究員通過光催化的脫羧途徑,在溫和環境下將可再生的生物質源脂肪酸轉化成附加值高的烷烴化工產品。使用Pt/TiO2作為脫羧和氫化的催化劑,并且可回收再利用。研究表明,在2個大氣壓下,Pt/TiO2上會形成富氫表面,從而增強了由光產生的烷基自由基和表面氫快速結合得到高選擇性的所需烷烴。通過串聯加氫-脫羧過程,可以輕松以高收率(高達95%)將工業副產品(例如TOFA和SBFA)轉化為烷烴產品,提高生物質的有效利用途徑。 
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