超临界二氧化碳作溶剂技术报告【研究知识】

1、,超临界技术在催化加氢中的应用 -加氢绿色工艺,赵 凤 玉,绿色化学是21世纪的中心科学，是实现社会和经济可持续发展的新科学和新技术，已成为世界各国政府、国际科技界和企业界关注的热点，并将给化学工业带来一场全新的革命。,绿色合成的意义,无溶剂 超临界二氧化碳 水溶剂 离子液体,取代低沸点有机溶剂,避免使用,环境友好， 安全的溶剂,环境友好，易于分离安全的溶剂,不挥发的 溶剂,环境友好的绿色溶剂,超临界流体具有介于液体和气体之间的物理性质，具有可压缩性，因此，在超临界区域具有可调变的特殊的物理性质。,超临界二氧化碳作为反应介质的优点,代替有机溶剂 取代传统有机溶剂，从源头上阻止挥发性强对环境有害

2、的有机溶剂带来的污染。 (b) 改善化学反应 提高反应速率，改善产物的选择性，减少反应过程的能耗，易于分离，提高催化剂的活性及寿命等。bv (c) 新的化学反应 作为碳、氧资源，可替代有毒的光气和一氧化碳等。,研究目的和内容,以合成介质、合成工艺以及产品分离工艺的绿色化为目的，以催化合成、不对称合成等技术为研究重点，研究具有高附加值化学品和药物中间体的合成转化过程。,主要研究内容,选择性催化加氢： 选择性催化氧化：环己烷氧化 不对称合成：不饱和酮加氢反应 超临界萃取：植物油脂等,不饱和醛加氢 苯环的加氢 硝基化合物加氢,硝基化合物加氢反应,用途,苯胺及其衍生物是生产染料、颜料、医药、炸药、塑料

3、、橡胶、显影剂、石油溶剂及农用化学品等的重要中间体，苯胺还是生产聚氨酯产品的主要原料。,克服现有工艺中催化活性低下、反应温度（200度以上）高，负产物多、催化剂易失活等缺点。在低温（35-50度）下合成了高产率,高品质的苯胺。,硝基苯加氢,Catalysis Today, 98 (2004) 523-528 Advanced Synthesis & Catalysis, 346 (2004) 661-668. Journal of Catalysis, 224 (2004) 479-483. 发明专利： 2项,氯代硝基苯加氢反应,采用scCO2取代有机溶剂，加氢速率高于EtOH中的速率 在sc

4、CO2中彻底解决了NB、CNB加氢体系中PHA、AOB等有害中间体累积的难题。 上述反应体系以非贵金属催化剂替代贵金属催化剂，减低了催化剂成本。,Journal of Catalysis, in Press Journal of Molecular atalysis A 2008, 282,80-84.,苯甲酸加氢制环己基甲酸,克服了现有工艺的催化活性低下、反应温度高（150度以上），负产物多、催化剂易失活等缺点。 在低温（50度）下合成了高产率的环己基甲酸，产率可达99以上。无废弃物产生，催化剂易于分离可循环利用，减低了产品的成本，具有极强的应用前景。,International Journ

5、al of Molecular Sciences, 2007, 8, 628-634 发明专利：1项,苯酚加氢制环己酮和环己醇,克服现有工艺中催化活性低下、反应温度高（150度以上） ，催化剂易失活等缺点。在低温（35-50度）下实现由苯酚加氢制备环己酮和环己醇。,通过调节二氧化碳的压力，可控制对目的产物的选择性； 从分子间相互作用的关系解释了产物选择性对二氧化碳压力的依重性。,Catalysis Communication, 9 (2008) 362-368.,超临界CO2中的马来酸酐加氢反应,Catalysis Communications 10 (2009) 592595.,超临界CO2

6、中的马来酸酐加氢,柠檬醛加氢反应,超临界CO2溶剂特性及在催化加氢影响机理,Applied Catalysis A ,2007, 316，217-223,通过调节二氧化碳的压力，可控制对产物的选择性； 从分子间相互作用的关系解释了产物选择性对二氧化碳压力的依赖性。,超临界二氧化碳中柠檬醛加氢,Green Chemistry, 2008, 10, 10821086.,环境友好的绿色体系（H2Ru(TPP)4-PEG/scCO2），高选择性，可实现产物的分离和催化剂的循环利用。,超临界二氧化碳/聚乙二醇两相体系中柠檬醛加氢,Green Chemistry, 2009, in press,超临界二氧

7、化碳/水乳液中合成纳米粒子及其应用,该C/W乳液体系具有丰富的内外表面，极大提高反应速率，可广泛应用于二氧化碳可溶化合物的加氢反应。,Water-in-CO2 microemulsion,CO2-in-Water emulsion,Two-side attack,One-side attack,超临界CO2膨胀有机相中催化反应,Industrial & Engineering Chemistry Research 2008, 47, 6796-6800,对超临界CO2在类似化学反应溶剂方面的利用提出了新见解。由于CO2的非极性，使其对极性有机分子的溶解能力非常低，限制了一些反应的进行，而利用C

8、O2溶涨的有机相可以研究反应物在超临界CO2中不溶或溶解度很小的化学反应,For pure CO2, only peak positions are indicated. The spectra given are those of CO2 and CAL relative to those of pure CO2 at the same pressures, which are due to CO2 molecules having interactions with CAL molecules.,超临界 CO2 的高压FTIR谱图,超临界 CO2与醛类分子中羰基的相互作用,Journal

9、of Physical Chemistry A , 2005, 109, 4419-4424. Chemical Communication, 2004, 2326-2327.,醛类分子中羰基在超临界 CO2中FTIR数据,利用高压红外对醛类分子的羰基谱图，分析了CO2和醛类分子间的相互作用，不同的分子结构其羰基红移量的差异较大，预示其分子间的相互作用的不同，因此对醛类分子的反应活性的影响不尽相同。 提出了分子间的作用，及其对反应的影响机理。,密度泛函理论计算结合实验振动光谱研究分子分间的相互作用,理论计算醛酮与CO2的相互作用,巴豆醛与CO2的相互作用构型,理论计算醛酮与CO2的相互作用,Journal of Computational Chemistry, submitted,通过理论计算说明了超临界CO2分子和醛酮羰基集团之间的相互作用，并优化了不同分子的相互作用构型，通过红外光谱实验数据，和对羰基电荷转移以及健长的变化解明了超临界CO2压力对反应活性和选择性的影响。,超临界CO2在催化加氢反应中的作用,超临界二氧 化碳的优点,氢浓度,反应活性,催化活性,在CO2分子和反应物及催化剂分子之间的相互作用,H2 和 CO2互溶,结语,超临界二氧化碳在催化加氢反应中的优点