近日，“CO直接酯化制碳酸二甲酯成套技術合作開發合同”簽字儀式在中石化廣州(洛陽)工程有限公司舉行。
這是繼新一代煤制乙二醇、煤制甲酸甲酯成套技術之后，廣州(洛陽)工程公司與中科院福建物構所攜手合作開發的又一項煤基能源化工新技術。
碳酸二甲酯(DMC)是公認的綠色化學品，主要用途為生產聚碳酸酯、異氰酸酯、醫藥、農藥，可作為鋰離子電池電解液和涂料的溶劑。
中科院福建物構所經過多年研究，成功開發出CO直接酯化制碳酸二甲酯催化劑，并完成了1000小時單管試驗。本次雙方合作將開發10萬噸/年C0直接酯化制碳酸二甲酯工藝包，并形成成套技術。據悉，氣相法CO直接酯化制碳酸二甲酯技術，相比當前市場主流的酯交換法生產技術具有較大的成本優勢，且采用無氯催化劑，更加安全環保。
目前工業主流的酯交換生產技術存在產品成本高、原料環氧丙烷生產過程污染嚴重等問題。與酯交換法相比，CO酯化制碳酸二甲酯的原料僅為甲醇、CO、O2，產品成本低，具有很強的競爭優勢。但是，由于催化劑存在活性、選擇性和穩定性等綜合性能偏低的情況，CO酯化制碳酸二甲酯催化技術一直未能實現工業化。
在國家重點研發計劃、國家基金重大研究計劃、中國科學院先導A、中科院青年創新促進會等的資助下，中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室郭國聰課題組研究員徐忠寧和莊巍課題組副研究員陳浙寧密切合作，在實驗結果的基礎上通過理論計算揭示了產物選擇性調控的催化功能基元：原子級分散的單Pd活性中心有利于通過Eley-Rideal機理生成碳酸二甲酯，而雙Pd活性中心則有利于通過Langmuir-Hinshelwood機理生成另一種產物草酸二甲酯;進而通過理論計算優化、理性設計和可控合成了分子篩穩定的原子級分散Pd催化劑;通過球差校正電鏡和同步輻射等表征手段，確認催化劑中原子級分散的單Pd活性中心是以PdO4的配位結構存在，與理論設計催化劑模型結構一致。
該催化劑表現出很好的催化性能：CO轉化率超過80%，碳酸二甲酯選擇性接近100%，連續運行100小時性能無衰減。該研究結果將加快CO酯化制碳酸二甲酯催化技術的工業化進程。相關基礎研究結果在線發表于ACS Catalysis (DOI:10.1021/acscatal.9b00286)。
