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科学研究Scientific Research


李伟教授课题组氯乙烯无金属催化剂最新进展发布人:应用化学与工程研究所 时间:2016年12月09日浏览次数:835

近日,本课题组在氯乙烯无金属催化剂研究领域的一项重要研究成果被英国Nature旗下Scientific Reports期刊接收。论文的题目是:Nitrogen-doped Carbon Derived from ZIF-8 as a High-performance Metal-free Catalyst for Acetylene Hydrochlorination,李伟教授与化学学院王贵昌教授为本文共同通讯作者,本组博士生晁松林为本论文第一作者。 

本研究针对氯乙烯工业生产中含汞催化剂的使用困境,在对反应机理深入研究的基础上,遴选ZIF-8作为材料前躯体,通过对材料合成方法以及碳化活化程序的突破升级,发展了一种可快速高效合成的氮掺杂无金属氯乙烯催化剂。在比传统工业含汞催化剂进料空速更严苛的条件下,该催化剂乙炔转化率达92%,产物选择性接近100%;经过200小时评价实验,该催化剂显示出优异的催化活性及稳定性,同时展示出了可工业放大的潜能。 

氯乙烯是聚氯乙烯(PVC)的合成单体,用量巨大。我国传统工业生产中,80%以上来自于使用含汞催化剂的电石法生产工艺。由于资源匮乏、污染严重以及国际《水俣公约》的影响,我国规定2020年需全面取缔含汞产品的使用。汞催化剂给我国涉及PVC生产的氯碱行业带来巨大压力。 

李伟教授一直关注并推动着氯乙烯无汞催化剂的发展进程。前期研究的低汞催化剂已完成工业放大,在多家企业推广使用;现阶段,李伟教授研发的金基无汞催化剂已实现氯乙烯吨级中试侧线实验,正筹划进一步工业放大生产。本研究设计的无金属催化剂,作为下一代氯乙烯催化剂的技术储备,展示了优异的性能。在李伟教授指导下,依托该项目,晁松林等同学曾获得第十三届“挑战杯”天津市大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、2016“创青春”中航工业全国大学生创业大赛,第十届“挑战杯”大学生创业计划竞赛银奖、天津市大学生创业大赛金奖等奖项、天津市大学生创业奖学金,泰达—凯莱英优秀学生奖学金等多项奖励。相关研究先后得到了国家自然科学基金、教育部重点实验室基金和高等学校学科创新引智计划(111计划)等项目的支持。本课题组研究成果已取得多项专利授权,并在J. Catal.、ACS Catal.、ChemCatChem.、J. Phys. Chem. C等催化领域知名期刊发表。