中國科學院大連化學物理研究所提出CO和氯甲烷制芳烴新策略

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究團隊在CO與小分子化合物定向轉化研究中取得進展，開發了CO和甲烷衍生物氯甲烷在分子篩作用下高選擇性制備芳烴新路徑，并闡明復雜體系下芳烴的生成機理，為進一步拓展CO和小分子化合物反應應用提供支撐。相關研究成果發表于《德國應用化學》雜志。

甲烷具有高鍵能、高對稱性、低極化率以及反應物與產物的氫碳比不平衡等特點，因此甲烷高效、高選擇制取芳烴面臨挑戰。目前，甲烷高效利用中以鹵素化合物為平臺分子的生產路徑被認為是一種具有前景的途徑，但氫轉移反應以及鹵代甲烷直接轉化制芳烴選擇性偏低(小于40%)等因素限制了其應用。

該研究團隊基于對分子篩催化二甲醚羰基化反應的研究，提出CO促進氯甲烷定向轉化為芳烴的新策略。研究發現，以HZSM-5為催化劑時，CO的引入可以顯著提高芳烴，尤其是苯、甲苯、二甲苯(BTX)的選擇性。在2.0 MPa、400 ℃的反應條件下，芳烴選擇性和BTX選擇性分別由39.0%和17.7%增至79.3%和48.0%；在優化條件后，芳烴和BTX選擇性可分別達到82.2%和60%。通過研究還發現，分子篩拓撲結構對CO與氯甲烷定向轉化為芳烴具有重要影響。借助原位紅外、同位素示蹤等表征手段對其反應機理進行研究，發現烯烴與酰基物種是芳烴生成的重要前體，多甲基環戊烯酮為芳烴生成的重要中間物種。

該研究成果可為甲烷高效定向轉化研究提供思路。