近日,宁夏大学化学化工学院在用于BDO生产的乙炔甲醛偶联催化剂性能改进方面取得重要进展。针对现有铜铋催化剂易失活的痛点,化学化工学院罗正鸿-张鹏飞课题组基于机械化学球磨法对现有铋掺杂铜基催化剂进行了再分散和负载,显著改进了催化剂在工业生产条件下的活性和稳定性,相关成果以宁夏大学为第一单位发表在化工学科顶级期刊AIChE. J上(https://doi.org/10.1002/aic.18933),第一作者为化学化工学院研究生马子茗,通讯作者为束远和张鹏飞。这一成果为工业生产BDO工艺提供了全新的视角和改进思路,同时也标志着宁夏大学在催化剂改性方面的先进水平。

1,4-丁二醇(BDO)是生物降解塑料的关键前体,其工业合成通常采用Reppe工艺,使用CuBi催化剂,但该催化剂存在炔烃-醛偶联活性低及快速失活的问题。本研究通过一种新型自上而下的固态再分散策略,开发了CuBi/CaCO3双功能催化剂。CaCO3载体增强了甲醛的活化,并促进了Cu-Bi活性位点表面的炔烃-醛类偶联反应。优化后的CuBi-CaCO3-10%催化剂在40小时连续运行过程中,丁二醇(BYD)收率较商业催化剂高出四倍,且经过三个循环后仍保持高活性,而商业催化剂(CuBi-com)则完全失活。动力学和原位FTIR分析揭示了稳定性机制:(i)CaCO3介导的醛活化加速了主反应路径并抑制了副反应。(ii)强Cu-Bi/CaCO3金属-载体相互作用稳定了Cu⁺物种。本研究为工业BDO生产提供了高性能催化策略,强调了定制金属-载体界面与优化反应动力学之间的协同作用。