近日，“CO直接酯化制碳酸二甲酯成套技術(shù)合作開發(fā)合同”簽字儀式在中石化廣州(洛陽)工程有限公司舉行。

這是繼新一代煤制乙二醇、煤制甲酸甲酯成套技術(shù)之后，廣州(洛陽)工程公司與中科院福建物構(gòu)所攜手合作開發(fā)的又一項(xiàng)煤基能源化工新技術(shù)。

碳酸二甲酯(DMC)是公認(rèn)的綠色化學(xué)品，主要用途為生產(chǎn)聚碳酸酯、異氰酸酯、醫(yī)藥、農(nóng)藥，可作為鋰離子電池電解液和涂料的溶劑。

中科院福建物構(gòu)所經(jīng)過多年研究，成功開發(fā)出CO直接酯化制碳酸二甲酯催化劑，并完成了1000小時(shí)單管試驗(yàn)。本次雙方合作將開發(fā)10萬噸/年C0直接酯化制碳酸二甲酯工藝包，并形成成套技術(shù)。據(jù)悉，氣相法CO直接酯化制碳酸二甲酯技術(shù)，相比當(dāng)前市場主流的酯交換法生產(chǎn)技術(shù)具有較大的成本優(yōu)勢，且采用無氯催化劑，更加安全環(huán)保。

目前工業(yè)主流的酯交換生產(chǎn)技術(shù)存在產(chǎn)品成本高、原料環(huán)氧丙烷生產(chǎn)過程污染嚴(yán)重等問題。與酯交換法相比，CO酯化制碳酸二甲酯的原料僅為甲醇、CO、O2，產(chǎn)品成本低，具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。但是，由于催化劑存在活性、選擇性和穩(wěn)定性等綜合性能偏低的情況，CO酯化制碳酸二甲酯催化技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家基金重大研究計(jì)劃、中國科學(xué)院先導(dǎo)A、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭國聰課題組研究員徐忠寧和莊巍課題組副研究員陳浙寧密切合作，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上通過理論計(jì)算揭示了產(chǎn)物選擇性調(diào)控的催化功能基元：原子級分散的單Pd活性中心有利于通過Eley-Rideal機(jī)理生成碳酸二甲酯，而雙Pd活性中心則有利于通過Langmuir-Hinshelwood機(jī)理生成另一種產(chǎn)物草酸二甲酯;進(jìn)而通過理論計(jì)算優(yōu)化、理性設(shè)計(jì)和可控合成了分子篩穩(wěn)定的原子級分散Pd催化劑;通過球差校正電鏡和同步輻射等表征手段，確認(rèn)催化劑中原子級分散的單Pd活性中心是以PdO4的配位結(jié)構(gòu)存在，與理論設(shè)計(jì)催化劑模型結(jié)構(gòu)一致。

該催化劑表現(xiàn)出很好的催化性能：CO轉(zhuǎn)化率超過80%，碳酸二甲酯選擇性接近100%，連續(xù)運(yùn)行100小時(shí)性能無衰減。該研究結(jié)果將加快CO酯化制碳酸二甲酯催化技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。相關(guān)基礎(chǔ)研究結(jié)果在線發(fā)表于ACS Catalysis (DOI:10.1021/acscatal.9b00286)。