非贵金属催化CO2/H2作为合成气替代品参与烯烃氢甲酰化反应的研究
批准号:
21905291
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
刘晓放
依托单位:
学科分类:
碳基能源化学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
中文摘要
CO2是最主要的温室气体,如果能将CO2这种丰富、廉价的C1构筑单元利用起来,不仅能解决过多CO2排放导致的环境问题,还能够获得高附加值的化学品。另一方面,氢甲酰化从烯烃与合成气(CO和H2)出发获得多一个碳原子的醛,通过氢甲酰化生成各种化学品的世界年产量超过一千万吨。然而,CO高毒且易燃,而且目前CO来自于传统的化石燃料。以CO2/H2作为合成气的替代品参与氢甲酰化在可持续化学上具有重要的价值。在此,我们将设计和合成一系列多功能的Co基催化剂,耦合逆水煤气变换和传统氢甲酰化的活性位点,把CO2氢化到CO,原位产生的CO随后与体系中的H2和烯烃反应生成氢甲酰化产物。而且,我们还将在催化剂结构、性能的表征和催化反应性能评价的基础上,结合理论计算,阐明多位点催化CO2参与氢甲酰化的反应机理和路径。本项目的开展将为实现CO2/H2作为合成气替代品合成多种新型高附加值化学品奠定基础。
英文摘要
CO2 is one of the greenhouse gases associated with climate change. With CO2 as an abundant, ubiquitous, and inexpensive C1 building block, environmental problems caused by excessive CO2 emission could be solved and a plethora of value-added chemicals, energy-related products, and materials could be produced. On the other hand, hydroformylation is an industrial process for the production of aldehydes from alkenes in the presence of syngas (CO/H2), and its production capacity has reached over ten million tons. However, CO suffers from high toxicity and is mainly produced by unsustainable fossil fuels. In this regard, using the combination of CO2 and H2 as syngas surrogate becomes an alternative and promising route to aldehyde/alcohol from alkene if a green and sustainable route is desired. Herein, we would like to design and develop a series of multifunctional Co-based catalysts, which would combine hydrogenation of CO2 to CO via reverse water gas shift and hydroformylation of alkenes in the presence of H2 and in situ CO under relatively mild condition. Furthermore, on the basis of catalyst structure, characterization and catalytic performance evaluation coupled with theoretical calculation, the mechanism and route for hydroformylation using CO2 will be elucidated. We hope this project will shed light on hydroformylation of alkenes with CO2/H2 and afford a variety of novel value-added chemicals with CO2/H2 as syngas surrogate.
“碳达峰、碳中和”目标下,将CO2这种丰富、价廉的C1资源进行化学利用,不仅能实现CO2减排,还可以获得高附加值化学品。其中,联合CO2/H2充当关键构筑单元以制备高值化学品对传统产业的转型升级具有重要作用,助推经济社会的可持续发展,。.本项目在使用CO2/H2作为合成气替代品的烯烃氢甲酰化方面取得了显著进展。首先,设计多功能纳米钴基催化剂,实现了CO2/H2参与的还原氢甲酰化,获得醛、醇等高值化学品。其次,针对纳米催化剂欠佳的区域选择性,发展了高效的分子催化剂,实现了CO2/H2参与烯烃氢甲酰化良好的区域选择性,产物的正异比最高达到93:7。除此之外,拓展了所制备纳米钴基催化剂的应用,其对传统氢甲酰化表现出良好的催化效果,甚至与一些纳米铑基催化剂的催化性能相当。.总结来说,本项目研究对于联合CO2/H2充当关键构筑单元以制备高值化学品,具有重要意义和应用前景。
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DOI:
10.1021/acscatal.1c04022
发表时间:
2021-11
期刊:
ACS Catalysis
影响因子:
12.9
作者:
[Baiyin Wei;Xiaofang Liu;Yuchao Deng;Kaimin Hua;Junjun Chen;Hui Wang;Yuhan Sun]
通讯作者:
Baiyin Wei;Xiaofang Liu;Yuchao Deng;Kaimin Hua;Junjun Chen;Hui Wang;Yuhan Sun
DOI:
10.1039/d0gc03913f
发表时间:
2021
期刊:
Green Chemistry
影响因子:
作者:
[Hua Kaimin, Liu Xiaofang, Wei Baiyin, Shao Zilong, Deng Yuchao, Zhong Liangshu, Wang Hui, Sun Yuhan]
通讯作者:
Sun Yuhan
Achieving rhodium-like activity for olefin hydroformylation by electronic metal-support interaction of single atomic cobalt catalyst
通过单原子钴催化剂的电子金属-载体相互作用实现烯烃加氢甲酰化的类铑活性
DOI:
10.1016/j.xcrp.2022.101016
发表时间:
2022-08
期刊:
Cell Reports Physical Science
影响因子:
8.9
作者:
[Baiyin Wei, Junjun Chen, Xiaofang Liu, Kaimin Hua, Lin Li, Shunan Zhang, Hu Luo, Hui Wang, Yuhan Sun]
通讯作者:
Yuhan Sun
Regioselective Hydroxymethylation of Alkenes to Linear Alcohols with CO2/H2 Using a Rh/Ru Dual Catalyst
使用 Rh/Ru 双催化剂通过 CO2/H2 将烯烃区域选择性羟甲基化为直链醇
DOI:
10.1021/acssuschemeng.1c06057
发表时间:
2021-12
期刊:
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
影响因子:
8.4
作者:
[Hua Kaimin, Liu Xiaofang, Chen Junjun, Wei Baiyin, Wang Hui, Sun Yuhan]
通讯作者:
Sun Yuhan
Chemo- and regioselective hydroformylation of alkenes with CO2/H2 over a bifunctional catalyst
在双功能催化剂上用 CO2/H2 进行烯烃的化学和区域选择性加氢甲酰化
DOI:
10.21203/rs.3.rs-85641/v1
发表时间:
2020-10
期刊:
Green Chemistry
影响因子:
9.8
作者:
[Hua Kaimin, Liu Xiaofang, Wei Baiyin, Shao Zilong, Deng Yuchao, Zhong Liangshu, Wang Hui, Sun Yuhan]
通讯作者:
Sun Yuhan
非贵金属催化CO2/H2参与的线性氢羧化反应研究
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批准号:22279158
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:刘晓放
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依托单位:
国内基金
海外基金