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行业资讯 科技创新 厦大科学家发现“纳米王子”新功能 成果在《科学》杂志发表
厦大科学家发现“纳米王子”新功能 成果在《科学》杂志发表
  发布日期:2022-04-21

厦大化学化工学院谢素原院士、袁友珠教授团队发现“纳米王子”——富勒烯的新功能,从而打通乙二醇常压合成的“卡点”。

这一历时七年的研究成果,发表在4月15日出版的美国的《科学》杂志。《科学》是全球最权威的学术刊物之一。

以C60为代表的富勒烯(Fullerene)是一种完全由碳组成的中空分子。此次,厦大科学家发现了C60的另一角色——作为与过渡金属催化相结合的“电子缓冲剂”。这一成果首次将C60作为电子缓冲剂改性铜基催化剂,打通了从合成气制备乙二醇的常压加氢催化技术难关,完成了在近常压和低于200℃的条件下草酸二甲酯加氢制备乙二醇的规模化试验。用大白话说,厦大科学家的研究成果意义在于:利用富勒烯打通乙二醇常压合成的“卡点”。

研究有多牛?攻克乙二醇常压合成的技术难关

厦大科学家解释说,这一研究成果有两个关键点,一是,首次将富勒烯作为电子缓冲剂与过渡金属催化剂结合。谢素原院士介绍说,富勒烯作为电子受体(抑或电子供体)与过渡金属催化剂结合并非全新课题,但是,“该技术核心在于将C60与铜催化剂结合,实现了草酸二甲酯加氢制备乙二醇从高压到常压的颠覆性催化性能提升,给碳团簇催化注入了新的生机。”

第二个关键点在于,在C60的缓冲下,草酸二甲酯加氢制备乙二醇将更加绿色、安全——该项研究成果可以实现常压合成,袁友珠教授介绍说,这就有别于目前广泛使用的需要较高氢气压力的催化技术。可以常压合成,也就意味着,可以大大减少氢气泄漏、爆炸等安全隐患。除此之外,常压合成也能克服副反应较多且催化剂易失活等问题。

意义有多大?减少生产聚酯纤维、塑料等化工产品对石油的依赖

这项成果的应用价值,要从乙二醇说起。

乙二醇是一类重要的化工原料,与对二甲苯(PX)衍生的对苯二甲酸(PTA)聚合可生产出日常生活中广泛应用的聚酯(PET)纤维和塑料,全球年产量达四千万吨,此外,乙二醇还可以用于汽车防冻液和工业溶剂等,与社会民生息息相关。

现有这些产品主要从石油经环氧乙烷线路合成得到,但是,因我国石油高度依赖进口,因此,如果要从民生角度来了解科研成果,厦大科学家科研成果的意义在于:发展非石油路线合成气制备乙二醇技术。在我国石油高度依赖进口背景下,这种发展非石油路线的合成气制备乙二醇技术具有重要战略意义。

《科学》还在同一期推介该成果,并指出这一研究成果将在学术界和产业圈产生重要影响,并将走向成熟。

厦大还介绍说,该项成果历经3代研究生的共同努力,得益于6个课题组的精诚合作,包括中科院福建物质结构研究所和厦门福纳新材料科技有限公司等单位有关专家的大力协助。

“纳米王子”富勒烯

以C60为代表的富勒烯(Fullerene)是一种完全由碳组成的中空分子。富勒烯在结构上与石墨很相似,石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成,而富勒烯不仅含有六元环还有五元环,偶尔还有七元环。

●它能让人变美:在化妆品制备中作为抗氧化因子。

●它能应用于绿色能源:在太阳能电池中充当关键材料。

此外它在生物医药、催化剂等领域都具有重要的应用潜力。

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