安徽工业大学与日本团队联合研发新型复合催化剂，实现对二甲苯高效合成
时间：2025-06-18 20:15
小编：小世评选
近日，安徽工业大学曾杰教授团队与日本富山大学的椿范立教授团队联合成就了一项突破性研究，成功研发出一种新型“金属氧化物-分子筛”复合催化剂，极大地提升了对二甲苯的合成效率。这项研究成果已于6月10日正式发表在国际知名学术期刊《美国化学会志》上，引起了学术界和工业界的广泛关注。
对于二甲苯的合成，传统的工业方法主要依赖催化重整反应，这种方法不仅需要消耗大量的重油资源，而且会带来严重的环境污染。在生产1吨对二甲苯的过程中，约需消耗4吨石油并释放出3吨二氧化碳，显然这种高能耗、高排放的生产工艺亟待寻找替代方案。
为了应对这一挑战，这两位教授团队的研究者们设计了一种创新的催化体系。新的催化剂通过多步串联反应实现了对二甲苯的高效合成，充分利用可再生能源制备氢气，再将氢气与二氧化碳反应，直接合成对二甲苯。这一方法不仅在利用资源方面具有重要意义，还能够将温室气体二氧化碳转化为有价值的化工产品，为解决全球气候变化问题提供了可能的路径。
在这项研究中，复合催化剂由两个主要模块组成。金属氧化物模块主要负责催化二氧化碳与氢气反应，生成短链烯烃。而分子筛模块则负责催化短链烯烃的聚合、环化和芳构化，最终通过一系列反应生成对二甲苯。为确保合成过程的高选择性，研究团队对分子筛模块进行了“胶囊化”的精细设计，使得其内部具有空心结构，能够有效提升中间体的传质效率。
这一“胶囊化”设计不仅优化了反应过程中的传热和传质，还通过调节分子筛的孔径结构，使其尺寸与对二甲苯分子的大小匹配，从而促进了对二甲苯产物的快速扩散。研究团队还特别对“胶囊”的外表面进行了钝化处理，以防止合成过程中产生的对二甲苯进一步发生异构化和烷基化等副反应，确保了产品的纯度和产率。
通过这一系列智能设计，研究团队成功将对二甲苯的单程时空收率提升至一个前所未有的水平。他们的创新思路不仅可能为其他二氧化碳加氢反应体系提供新的催化解决方案，还为高附加值化学产品的定制化生产打开了新的大门。
这项研究的成果还将有助于推动绿色化学和可持续发展，降低化工工业的碳足迹。在全球积极应对气候变化的大背景下，研发新型催化剂、提高资源利用效率显得尤为重要。通过将二氧化碳转化为化工原料，这项技术不仅缓解了资源紧张问题，也为构建闭合的碳循环经济提供了新的思路。
安徽工业大学与日本富山大学的合作成果是化学工程领域的一次重大进展，展示了中日学者在绿色催化剂研发方面的深厚合作基础，也提供了对未来化学合成工艺革新的参考。研究人员承诺将继续探索这一新型复合催化剂的应用潜力，进一步推动化学工业的高效、低碳转型。
对于有兴趣深入了解此次研究的读者，可以通过以下链接获取论文全文：[《美国化学会志》论文链接](https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c03380)。这样一项具有广泛应用前景的研究，将继续激励更多学术机构和工业企业共同努力，推动科技创新与可持续发展的进程。
