铂金使PVC生产更加环保,更加便宜

一个单原子铂催化剂可以取代剧毒汞一个用于合成原料生产PVC。新的铂催化剂是两倍有效使用的一个行业,可以减少汞污染,应该适合扩大。¹

氯乙烯生产是世界上最常见的工业过程之一,与全球生产估计每年超过5000万吨。三分之一是使用乙炔氢氯化反应合成依赖于一个高度有毒汞催化剂。

全球一半以上的汞生产氯乙烯生产中用作催化剂,”解释道哈维尔Perez-Ramirez在苏黎世联邦理工学院,他领导了这一研究。的很大,每年约40吨,蒸发,最终污染大气。为了找到一个更环保的解决方案,研究人员探索其他催化剂,尤其是黄金和钌支持激活碳。然而,这些解决方案有很多问题。患失活的金属催化剂,主要是由于减少的活性金属网站由于烧结和污垢,“Perez-Ramirez解释道。

团队决定探索铂作为替代。催化剂的制备比较简单。我们存款铂浸渍活性炭在氯铂酸的水溶液中,“Perez-Ramirez说。铂原子保持固定碳的毛孔,并通过加热催化剂被激活。使用类似的金属载荷和反应条件对金催化剂的文献中所描述的那样,Perez-Ramirez的团队设法双流程的效率。的考虑,目前铂金比黄金便宜40%,我们使用金属载荷较低,这个过程应该是很有吸引力的化学工业,”他指出。

找到最好的铂催化剂,团队修改了合成条件产生不同的金属纳米结构——从单个原子纳米颗粒和碳基支持,并使用两个实验和理论探索他们的表现。

的集成实验和DFT至关重要了解特定的活性部位和铂的反应机理,考虑高稳定性单个原子沉积在活性炭,”解释道Nuria洛佩兹来自加泰罗尼亚的化学研究所的计算工作。计算工作的不稳定也解释了金属催化剂支持nitrogen-doped碳。在过去的几年里,化学家已经包含氮更好的锚金属原子的支持。然而,这些新结果表明它倾向于可口可乐的形成,中毒催化剂。

格雷厄姆钦斯催化专家卡迪夫大学的英国,解释说,铂催化剂往往很快关闭,他深刻的印象他们如何设法稳定他们生产氯乙烯的精心剪裁的碳支持”。他们也实现了选择性好比可用金催化剂,并没有一丝聚合或任何不受欢迎的型态,”他说。尽管如此,他始终怀疑铂击败金的可能性。钦斯的团队与工业合作伙伴生产gold-sulfur氯乙烯生产的催化剂,是三到五倍的活跃,和稳定的商业规模数千小时。²

Perez-Ramirez承认钦斯的长期贡献金催化,但仍然将优势的铂金。我们的结果表明,金原子结块和关闭,”他说。+,当使用黄金,一个经常依靠王水准备的催化剂,这不是非常环保。”

“据我所知,这是第一个报告一个高度活跃的和稳定的铂催化剂用于氯乙烯的合成,对环保的催化剂,它打开了一条新途径,”说张道专家工作的催化新材料的大连化学物理研究所中国科学院。这项工作可能是特别重要的,在中国,75%以上的氯乙烯生产仍然依赖于汞催化剂”。

两张和钦斯认为新进程远未找到一个工业应用,研究人员只展示了其稳定70小时。但Perez-Ramirez和他的团队保持乐观,相信一个试验工厂试验以铂为基础的过程似乎很可行的。