大连化物所采用纳米反应器实现乙二醇绿色合成

中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室李灿院士和杨启华研究员领导的研究团队，在纳米反应器中实现了高效、绿色、节能的环氧乙烷催化水合制乙二醇(MEG)过程。

传统乙二醇生产过程采用环氧乙烷(EO)的直接水合。为得到高MEG选择性，反应体系中需要大大过量的水(通常H2O/EO的物质的量的比可高达20)，反应液中 MEG的质量分数低于10%，因此产品的蒸馏提纯是高能耗过程。为了降低能耗，人们采用酸碱催化水合过程。然而，传统酸碱催化过程仍需要H2O/EO远高于计量比的条件才可获得MEG的高选择性。

该研究团队研究发现，封装于氧化硅基纳米笼中的Co(Salen)分子催化剂在环氧化合物手性拆分反应中显示出协同耦合加速效应。在此基础上进一步发现在EO催化水合反应中，利用纳米反应器，在40℃、接近计量水比(约等于2)条件下，可获得98%的EO转化率和98%的MEG选择性，反应体系中EO的质量分数达到75%以上，大幅度降低了MEG生产中的能耗。同时，该多相催化剂避免了传统液体和固体酸催化过程的环境污染问题，可实现催化剂的分离和再循环利用，是典型的绿色催化过程。研究发现，在纳米笼内的金属络合物分子催化剂处于自由运动状态，从而在纳米尺度上保持了其均相催化的本征特性，由于双中心协同耦合效应，显示出较高的本征催化活性。采用封装方法制备的催化剂在宏观上是固体催化剂，因此，纳米反应器中的催化兼具多相和均相催化之优点。利用这一策略，该研究团队在纳米反应器中实现了双分子催化氧化水分子放氧的反应和环氧化合物动力学拆分反应。