中國科學院大連化學物理研究所的輕質烷烴/CO耦合制芳烴研究獲進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所的研究團隊發現引入CO可以提升輕質烷烴芳構化反應制芳烴的選擇性，并基于表征手段揭示反應過程中的重要中間體即甲基取代的環戊烯酮，提出耦合反應機制。相關研究成果發表于《化學·催化》雜志。

芳烴化合物在化工行業中具有重要的基礎支撐作用。傳統的石油腦催化重整制芳烴常依賴貴金屬催化劑，且原料中的正己烷和輕質烷烴很難轉化為芳烴。而石腦油耦合轉化技術(即通過將煤基含氧化合物與石腦油耦合轉化以制備芳烴化合物)則有望解決這一問題。

該研究團隊開發了基于正己烷與CO的耦合體系，CO的引入顯著提升了反應對芳烴的選擇性。通過反應條件優化，環戊烷與CO偶聯的芳烴選擇性高達85%；在納米尺寸ZSM-5上，輕質芳烴(BTX)選擇性增加，而總芳烴選擇性保持71%。經四乙氧基硅烷(TEOS)修飾后，BTX組分逐漸增加，選擇性提高到41.7%。

另外，還系統研究了輕質烷烴(C4～C6)與CO在酸性沸石H-ZSM-5上的耦合反應，并設計了多種原位表征試驗，揭示芳烴產生的機理。輕質烷烴和CO高選擇性耦合轉化成芳烴的反應過程如下：①CO插入碳正離子形成酰陽離子；②酰陽離子與烯烴反應生成不飽和酮；③不飽和酮環化為甲基取代環戊烯酮；④甲基取代環戊烯酮轉化為單環芳烴。

根據輕質烷烴與CO偶聯反應的完整機理，利用納米ZSM-5和TEOS修飾提高BTX選擇性。該研究成果可為開發新型輕質烷烴芳構化反應提供借鑒。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]