近日，华东理工大学化工学院、化学工程联合国家重点实验室段学志教授、陈文尧博士等提出了一种基于Cu-Cs双活性位催化甲醇一步法高效合成高端化学品的工艺路线。该路线在一个固定床反应器内采用接力催化方式，通过调整Cu与Cs双活性位之间的空间距离与床层分布，实现产物碳链不饱和度与链长度的定向调控，相关成果发表于《德国应用化学》。
作为高端材料的基础原料，甲基丙烯酸甲酯（MMA）在光学镜片、电子信息、航空航天、光导纤维等领域具有广泛应用。我国是全球MMA产能最大的国家，但目前的工业生产存在污染大、流程复杂、核心技术受国外公司垄断等问题。
通过设计构建一种含铜和铯的双催化活性位体系，研究团队提出了一种新的甲醇与醋酸甲酯“脱氢-羟醛缩合-加氢-羟醛缩合”接力催化一步法制造MMA的工艺路线。结果表明，当铜和铯以毫米级尺度采用双床层结构（即Cu/SiO2||Cs/SiO2）进行装填时，可有效促进甲醇的脱氢反应，并与乙酸甲酯进行羟醛缩合，从而获得不饱和酯和醛，其选择性分别达到76.3%和31.1%；以微米级尺度混合（Cu/SiO2-Cs/SiO2）时，能够显著促进催化剂界面上反应中间体的传质和加氢作用，得到选择性为67.6%和93.1%的饱和酯和醛；以纳米级尺度混合（Cu-Cs/SiO2）时，主要产物转变为甲酸甲酯、环氧丙烷等副产品。通过进一步调整活性组分的空间距离和床层分布（Cu/SiO2-Cs/SiO2||Cs/SiO2），研究团队成功实现了MMA的高效四重串联催化合成。与传统的多反应器串联操作相比，该工艺路线大幅提升了原子利用率，预计能够降低超过15%的生产成本，为甲醇下游产业链的发展开辟了新途径。
具有不同空间距离与床层分布的Cu与Cs催化剂性能对比
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202314288
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