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近日,中科院大連化物所微納米反應(yīng)器與反應(yīng)工程學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組劉健研究員團(tuán)隊(duì)在微/納米反應(yīng)器的構(gòu)筑方面取得新進(jìn)展:通過(guò)設(shè)計(jì)一種亞微米反應(yīng)器,實(shí)現(xiàn)了苯乙炔加氫高選擇性的制取苯乙烯。
設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)器并優(yōu)化操作條件是化學(xué)工程中至關(guān)重要的步驟。在自然界中,化學(xué)轉(zhuǎn)化往往以串聯(lián)反應(yīng)的形式在限域的空間內(nèi)完成,這種限域的空間可以是幾個(gè)納米的酶,也可以是微米級(jí)的細(xì)胞。在材料科學(xué)領(lǐng)域,通過(guò)模擬細(xì)胞而設(shè)計(jì)的微/納米反應(yīng)器,不但可以提高反應(yīng)的效率和選擇性,而且這些“人造細(xì)胞”在高溫?zé)Y(jié)下還可以表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。然而,在設(shè)計(jì)微/納米反應(yīng)器時(shí),如何精確控制組成,以及如何選擇活性位點(diǎn)這兩個(gè)催化反應(yīng)所必需的問(wèn)題仍然具有挑戰(zhàn)性。
該所李燦院士和楊啟華研究員之前在納米反應(yīng)器研究方面取得了系列進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上,劉健研究團(tuán)隊(duì)與中科院金屬所等科研機(jī)構(gòu)合作,成功構(gòu)建了一種“蛋黃-蛋殼”結(jié)構(gòu)的亞微米反應(yīng)器,他們將負(fù)載金屬納米粒子的亞微米反應(yīng)器合成為氧化鋅-微孔碳核殼結(jié)構(gòu)。該亞微米反應(yīng)器作為一種催化劑在苯乙炔加氫制苯乙烯反應(yīng)中具有高選擇性。這種亞微米反應(yīng)器為氧化鋅核與碳?xì)ぶg創(chuàng)造了空隙,從而為多相催化反應(yīng)中反應(yīng)物的富集提供了獨(dú)特的反應(yīng)環(huán)境。同時(shí),核與殼之間的空隙空間,為多種用途的微/納米反應(yīng)器或納米容器儲(chǔ)存貨物時(shí)提供足夠的容納空間。該研究有助于合理設(shè)計(jì)化學(xué)性能增強(qiáng)的多功能催化劑。 |