顆粒在線訊：近日，中國科學院大連化學物理研究所低碳催化與工程研究部研究員朱文良、中國工程院院士劉中民團隊在一氧化碳與小分子化合物定向轉(zhuǎn)化研究中取得新進展，發(fā)展了一氧化碳和甲烷衍生物氯甲烷在分子篩作用下高選擇性制備芳烴新路徑，并闡明復(fù)雜體系下芳烴的生成機理，為進一步拓展一氧化碳和小分子化合物反應(yīng)應(yīng)用場景提供了理論支撐。

　　芳烴是一種高附加值化學品，目前主要來自于石腦油重整。由于石油資源日益緊張，發(fā)展非石油路線生產(chǎn)芳烴具有意義。甲烷廣泛存在于天然氣、頁巖氣和可燃冰中，作為石油資源的替代品，甲烷轉(zhuǎn)化制芳烴一直是研究的熱點。甲烷具有高鍵能、高對稱性和低極化率的結(jié)構(gòu)特點，以及反應(yīng)物與產(chǎn)物的氫碳比不平衡等，甲烷高效、高選擇制取芳烴面臨挑戰(zhàn)。目前，以鹵素化合物為平臺分子被認為是實現(xiàn)甲烷高效利用的一種具有前景的途徑。但氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)限制以及鹵代甲烷直接轉(zhuǎn)化制芳烴選擇性偏低（小于40%）等嚴重限制其應(yīng)用。

　　基于對分子篩催化二甲醚羰基化反應(yīng)的理解和認識，該研究提出一氧化碳促進氯甲烷定向轉(zhuǎn)化為芳烴的新思路。研究發(fā)現(xiàn)，以HZSM-5為催化劑時，一氧化碳的引入可以顯著提高芳烴，尤其是BTX（苯、甲苯、二甲苯）的選擇性。在2.0MPa、400℃反應(yīng)條件下，芳烴選擇性和BTX選擇性分別由39.0%和17.7%增長到79.3%和48.0%；進一步優(yōu)化條件，芳烴和BTX選擇性可分別達到82.2%和60%，這也是迄今報道的氯甲烷制芳烴選擇性的最高值。研究還發(fā)現(xiàn)，分子篩拓撲結(jié)構(gòu)對一氧化碳與氯甲烷定向轉(zhuǎn)化為芳烴具有重要影響。借助原位紅外、同位素示蹤等表征手段對其反應(yīng)機理進行討論，發(fā)現(xiàn)烯烴與酰基物種是芳烴生成的重要前驅(qū)體，多甲基環(huán)戊烯酮為芳烴生成的重要中間物種，由此提出了氯甲烷與一氧化碳反應(yīng)體系下的芳烴生成機理。

　　該研究有助于對分子篩催化一氧化碳和小分子化合物定向轉(zhuǎn)化的理解和認識，并為甲烷高效定向轉(zhuǎn)化研究提供了新思路。

　　相關(guān)成果以Highly Enhanced Aromatics Selectivity by Coupling of Chloromethane and Carbon Monoxide over H-ZSM-5為題，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學》上。研究得到國家自然科學基金、國家高層次人才特殊支持計劃、大連高層次人才創(chuàng)新支持計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等支持。

大連化物所提出一氧化碳與氯甲烷高選擇性制取芳烴新策略