中國科學院大連化學物理研究所的甲醇直接制乙二醇技術研究取得進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室與廈門大學合作，在甲醇C—C鍵偶聯(lián)直接制乙二醇研究中取得新進展。

甲醇經(jīng)可控的C—C偶聯(lián)反應制備C2或多個碳原子的化合物是化學領域極具吸引力和挑戰(zhàn)性的反應。當前甲醇C—C鍵的偶聯(lián)反應主要局限于羰基化反應和脫水偶聯(lián)制備烯烴或芳香烴，即MTO或MTA過程，其特點是難以高選擇性獲得特定產(chǎn)物。保留甲醇分子的C—OH鍵而選擇性地活化C—H鍵生成乙二醇，被公認為是化學領域最具挑戰(zhàn)性的反應之一。

該合作研發(fā)團隊成功構建了多孔MoS2-foam修飾的CdS納米棒催化劑，首次實現(xiàn)了可見光照射下甲醇的脫氫偶聯(lián)制備乙二醇和氫氣的反應，并通過設計集反應和分離為一體的反應器，使乙二醇選擇性高達90%，收率為16%，量子效率為5%(450 nm)。進一步的理論計算和實驗表征結(jié)果表明，CdS表面產(chǎn)生的光生空穴可以在不影響甲醇OH鍵的情況下，通過質(zhì)子和電子協(xié)同轉(zhuǎn)移(CPET)過程選擇性地活化甲醇的C—H鍵，生成羥甲基自由基(·CH2OH)。MoS2-foam不僅可以有效促進CdS表面電子的轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生光生空穴，而且可以促進·CH2OH在MoS2-foam孔道里偶聯(lián)生成乙二醇。所制備的MoS2-foamCdS復合催化劑極大地促進了乙二醇的生成，其乙二醇的生成速率比單純采用CdS催化劑時提高了20余倍。該可見光驅(qū)動的甲醇轉(zhuǎn)化新過程不僅提供了一種溫和條件下高效制備乙二醇的方法，而且為存在羥基等官能團的小分子中惰性C—H鍵的選擇性活化開辟了一條新途徑。