中国科学院大连化学物理研究所的轻质烷烃/CO耦合制芳烃研究获进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所的研究团队发现引入CO可以提升轻质烷烃芳构化反应制芳烃的选择性，并基于表征手段揭示反应过程中的重要中间体即甲基取代的环戊烯酮，提出耦合反应机制。相关研究成果发表于《化学·催化》杂志。

芳烃化合物在化工行业中具有重要的基础支撑作用。传统的石油脑催化重整制芳烃常依赖贵金属催化剂，且原料中的正己烷和轻质烷烃很难转化为芳烃。而石脑油耦合转化技术(即通过将煤基含氧化合物与石脑油耦合转化以制备芳烃化合物)则有望解决这一问题。

该研究团队开发了基于正己烷与CO的耦合体系，CO的引入显著提升了反应对芳烃的选择性。通过反应条件优化，环戊烷与CO偶联的芳烃选择性高达85%；在纳米尺寸ZSM-5上，轻质芳烃(BTX)选择性增加，而总芳烃选择性保持71%。经四乙氧基硅烷(TEOS)修饰后，BTX组分逐渐增加，选择性提高到41.7%。

另外，还系统研究了轻质烷烃(C4～C6)与CO在酸性沸石H-ZSM-5上的耦合反应，并设计了多种原位表征试验，揭示芳烃产生的机理。轻质烷烃和CO高选择性耦合转化成芳烃的反应过程如下：①CO插入碳正离子形成酰阳离子；②酰阳离子与烯烃反应生成不饱和酮；③不饱和酮环化为甲基取代环戊烯酮；④甲基取代环戊烯酮转化为单环芳烃。

根据轻质烷烃与CO偶联反应的完整机理，利用纳米ZSM-5和TEOS修饰提高BTX选择性。该研究成果可为开发新型轻质烷烃芳构化反应提供借鉴。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]