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蘭州化物所生物基平臺(tái)化合物的催化轉(zhuǎn)化研究取得系列進(jìn)展

2017-07-14 08:40來源：蘭州化學(xué)物理研究所

　　中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員李福偉課題組近年來致力于乙酰丙酸和糠醛的催化轉(zhuǎn)化研究，發(fā)展了一系列基于非貴金屬的催化劑，成功地將乙酰丙酸和糠醛轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品和燃料。本文威正翔禹/締一生物為您分析蘭州化物所生物基平臺(tái)化合物的催化轉(zhuǎn)化研究取得系列進(jìn)展。


　　乙酰丙酸有兩個(gè)官能團(tuán)（羰基和羧基）能與胺類化合物反應(yīng)，分別生成相應(yīng)的亞胺和酰胺。基于貴金屬鉑和非貴金屬鎳催化劑在亞胺加氫反應(yīng)中的活性差別（經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算驗(yàn)證），李福偉團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一條鎳催化乙酰丙酸液相還原胺化制備吡咯烷酮的新路徑。經(jīng)過中間體分離表征和原位實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在該反應(yīng)中首先形成酰胺中間體，隨后發(fā)生環(huán)化、分子內(nèi)脫水、加氫得到吡咯烷酮（圖右），這完全不同于以往報(bào)道的貴金屬催化反應(yīng)體系中經(jīng)由亞胺中間體的反應(yīng)路徑（圖左）。此外，他們與中科院山西煤炭化學(xué)研究所研究員覃勇課題組合作，利用原子層沉積技術(shù)所制備的多孔碳包覆的Ni NPs催化劑上厚度適中的多孔碳?xì)た捎行Х乐筃i NPs的流失和團(tuán)聚，并且不影響反應(yīng)活性，催化劑在循環(huán)利用20次過程中未發(fā)現(xiàn)金屬納米粒子的流失和團(tuán)聚。該研究為通過調(diào)控反應(yīng)路徑發(fā)展非貴金屬催化劑以及提高多相催化劑在液相反應(yīng)中的穩(wěn)定性提供了新的研究思路。該研究結(jié)果近期發(fā)表于ACS Catalysis, 2017, 7, 4927-4935。


　　將非貴金屬Co NPs原位包覆到酸性HZSM-5分子篩晶粒中，可高效催化乙酰丙酸轉(zhuǎn)化為戊酸酯生物燃料。該反應(yīng)過程在液相條件下進(jìn)行，浸漬法負(fù)載的非貴金屬流失嚴(yán)重。研究人員將Co NPs包覆到分子篩晶粒中，由于限域效應(yīng)可抑制金屬的團(tuán)聚和流失，同時(shí)分子篩的孔道結(jié)構(gòu)提供分子運(yùn)輸通道，使金屬與反應(yīng)物分子有效接觸。在釜式反應(yīng)器和固定床連續(xù)反應(yīng)器中分別測(cè)試該催化劑的活性和穩(wěn)定性，乙酰丙酸均可完全轉(zhuǎn)化，產(chǎn)物選擇性達(dá)90%以上，在固定床反應(yīng)器中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行催化劑會(huì)積炭失活，在催化劑制備過程中添加少量鉀為助劑，可有效減少積炭延長(zhǎng)催化劑壽命。該項(xiàng)研究為石油煉制及生物煉制領(lǐng)域的貴金屬替代研究提供了行之有效的途徑。相關(guān)成果發(fā)表在ACS Catalysis, 2014, 4, 4136-4142 和Applied Catalysis B: Environmental, 2016, 189, 19-25。


　　基于生物基的殼聚糖為可再生的碳氮源，利用分子水平的金屬配位來分散穩(wěn)定金屬離子，采用多組分組裝直接碳化法，研究人員成功制備出了分散均勻、成分可控、原位自生的Ru-Ni雙金屬基有序介孔碳催化劑。將該催化劑用于乙酰丙酸加氫制備γ-戊內(nèi)酯反應(yīng)，單次反應(yīng)TON值可達(dá)59000左右，催化劑表現(xiàn)出了很好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用15次后活性未見明顯下降。相關(guān)工作發(fā)表在ACS Catalysis, 2014, 4, 1419-1425。


　　基于水滑石結(jié)構(gòu)的前驅(qū)物中金屬組分高分散、組成可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，研究人員利用CuNiMgAl四元水滑石前驅(qū)體直接還原焙燒制備除了一系列鎂鋁氧化物負(fù)載的CuNi合金納米催化劑，該類CuNi合金催化劑在釜式和固定床糠醛選擇性加氫合成糠醇和四氫糠醇中得到了高效和穩(wěn)定的應(yīng)用。該研究結(jié)果發(fā)表于Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 203, 227-236。目前這方面的工作正在開展催化合成生物基二元醇的研究。

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        威正翔禹生物（締一生物）科技有限公司十多年來（viansaga.com）始終專注于生物醫(yī)療、細(xì)胞培養(yǎng)、生物制藥等方面的技術(shù)支持及產(chǎn)品引進(jìn)開發(fā)，是目前國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域最為專業(yè)的代理公司。主要代理產(chǎn)品澳洲進(jìn)口Ausbian血清，支原體污染防治，液體培養(yǎng)基，支原體祛除檢測(cè)劑，微生物培養(yǎng)基?，細(xì)胞培養(yǎng)試劑，細(xì)胞分離液，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，DNA污染防治，微生物工業(yè)品，疫苗檢測(cè)，生物科研試劑等。


　     綜上所述，您是不是已經(jīng)對(duì)蘭州化物所生物基平臺(tái)化合物的催化轉(zhuǎn)化研究取得系列進(jìn)展，有所了解。如果還有其他疑問，請(qǐng)咨詢威正翔禹/締一生物資深專家免費(fèi)熱線：400-166-8600。