簡(jiǎn) 訊

斯坦福大學(xué)利用CO2生產(chǎn)塑料和燃料等多碳化合物的新思路

斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)明了利用CO2合成多碳化合物的新技術(shù)。首先用這種技術(shù)生成一種叫做PEF(polyethylene furandicarboxylate)的塑料，有望替代聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)?，F(xiàn)在正致力于將這種新技術(shù)用于從氫和CO2生成可再生燃料和其它化合物。斯坦福大學(xué)的Matthew Kanan及其同事已將該技術(shù)和合成PEF的結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。

雖然以CO2作為可再生多碳化合物和合成燃料的原料是有吸引力的，但由于提高形成C—C鍵的效率很難，因此在實(shí)施上有局限性。

研究人員指出，CO2容易與碳中心的親核體發(fā)生反應(yīng)，這種化學(xué)中間體要把電子對(duì)貢獻(xiàn)給親電體，形成與反應(yīng)有關(guān)的化學(xué)鍵。但是，產(chǎn)生這些中間體需要高能量試劑(如高還原性金屬或強(qiáng)有機(jī)堿)、碳-雜原子鍵或相對(duì)酸性的C—H鍵。這些要求限制了從CO2出發(fā)的原料路線(xiàn)的環(huán)境效益，化學(xué)合成只能小批量進(jìn)行。

一種方法是將玉米糖漿的果糖轉(zhuǎn)化成FDCA。荷蘭Avantium公司已經(jīng)與可口可樂(lè)等公司合作開(kāi)發(fā)此類(lèi)技術(shù)。斯坦福團(tuán)隊(duì)已經(jīng)嘗試用糠醛代替玉米糖制造FDCA，糠醛是一種已經(jīng)廣泛使用數(shù)十年的由農(nóng)業(yè)廢料制成的化合物，每年大約有4×105t用于樹(shù)脂、溶劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)。

但是，從糠醛和CO2制造FDCA通常需要有害的化學(xué)品，這些化學(xué)品生產(chǎn)起來(lái)又昂貴又耗能。斯坦福團(tuán)隊(duì)用一種更良性的化合物碳酸鹽解決了這個(gè)問(wèn)題。研究人員將碳酸鹽與CO2和糠酸(糠醛的衍生物)混合在一起，然后將混合物加熱至約200 ℃，形成一種熔融的鹽。在5 h后，89%的熔融鹽混合物已被轉(zhuǎn)化為FDCA。然后，再通過(guò)其他研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的簡(jiǎn)單工藝即可將FDCA轉(zhuǎn)化成PEF塑料。

[張偉清摘譯自Green Car Congress，2016-03-10]