德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)研發(fā)的新型催化劑可實(shí)現(xiàn)塑料的可持續(xù)生產(chǎn)，并且還能夠生成氫氣作為潛在的清潔能源。

Dulce Morales, Steffen Cychy, Stefan Barwe, Dennis Hiltrop, Martin Muhler and Wolfgang Schuhmann.

圖片來(lái)源：德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)(RUB)

      德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)（RUB）的化學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種用于生產(chǎn)塑料的低成本新型催化劑。其能將生物精煉產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣伤芰纤玫脑牧?，這將是目前廣泛使用的PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的可持續(xù)替代品；同時(shí)，在反應(yīng)過(guò)程中也可以產(chǎn)生清潔能源氫氣。

這項(xiàng)研究由來(lái)自波鴻電化學(xué)科學(xué)中心的Stefan Barwe博士和Wolfgang Schuhmann博士的團(tuán)隊(duì)在Martin Muhler博士的領(lǐng)導(dǎo)下與RUB實(shí)驗(yàn)室合作完成的。研究人員于2018年7月9日在Angewandte Chemie上發(fā)表了這項(xiàng)研究。

“如果我們不再以原油為原料，而是以不能用作食物的生物質(zhì)為原料，這樣我們就朝著可持續(xù)化學(xué)行業(yè)邁出了一大步?！盬olfgang Schuhmann說(shuō)。

PET的替代品

在這項(xiàng)研究中，波鴻的研究人員研發(fā)了一種鎳硼化物催化劑，因?yàn)樗缓魏钨F金屬，與許多其他催化劑相比，更易于獲得且價(jià)格較低。其可以將生物精煉產(chǎn)品HMF(5-羥甲基糠醛)轉(zhuǎn)化為FDCA(2,5-呋喃二甲酸)?！癋DCA在工業(yè)上具有舉足輕重的地位，因?yàn)樗梢约庸こ删埘ィ纱松a(chǎn)得到PET的替代品――PEF(2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯)，所有這些都是基于可再生原料，即植物。”Stefan Barwe解釋道。

氫氣的生成降低了能源消耗

在波鴻團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的測(cè)試中，僅半小時(shí)內(nèi)催化劑就能將98.5％的原料HMF轉(zhuǎn)化為FDCA，而且沒(méi)有其他副產(chǎn)物。“我們進(jìn)一步設(shè)計(jì)催化劑，使其在成功生成氫氣的同時(shí)保證催化效率，”Stefan Barwe介紹這是此項(xiàng)研究的另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。因此，研究人員還能夠使用這種原材料生成氫氣作為潛在的能源。氫氣一般通過(guò)電解從水中獲得，水電解還會(huì)產(chǎn)生氧氣。當(dāng)研究人員在生產(chǎn)FDCA的同時(shí)收集氫氣，特意消除了氧氣釋放這一耗能的反應(yīng)步驟。

反應(yīng)機(jī)理

該研究團(tuán)隊(duì)還利用電化學(xué)方法和紅外光譜對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了進(jìn)一步的闡述。這是化學(xué)家們第一次能夠?qū)崟r(shí)追蹤到具體是哪一中間產(chǎn)品將HMF轉(zhuǎn)化為FDCA。

來(lái)源：材料科技在線