[01089755]高效纳米催化剂制备关键技术及其在绿色精细化工中的应用

精细化学品广泛应用于医药、农药、功能材料等行业,在国民经济中占有重要地位。然而精细化学品生产中仍存在效率低、能耗高、污染重等问题，采用催化法代替传统的化学合成法是解决上述问题的有效途径，是精细化工发展的大势所趋。制约催化法应用的关键是如何制备高效催化剂,这正是该项目所力图解决的问题。该项目在国家自然科学基金和河北省自然科学基金的支持下，以构筑高效纳米催化剂为目标，经过十余年探索，突破了纳米催化剂制备的关键技术，制备出系列高效镍基、铜基纳米催化剂和固体酸催化剂，并与6家企业合作应用于15个精细化学品的绿色合成，建立了相关产品的绿色生产工艺，取得了如下自主创新成果： 1.突破了高效镍基纳米催化剂制备关键技术，实现了己二胺哌啶等精细化学品的清洁生产。针对不饱和化合物加氢反应中存在的贵金属催化剂价格昂贵，骨架镍催化剂易燃、不环保等问题，通过对催化剂结构、酸碱性等的调控，制备出同时具有高活性、高选择性和高稳定性的镍基纳米催化剂，建立了系列不饱和化合物的绿色加氢工艺，在赢创天大(辽阳)化学助剂有限公司等企业实现了己二胺哌啶等产品的清洁生产。 2.制备了系列高效铜基纳米催化剂，实现了烷基哌嗪等精细化学品的连续高效绿色合成与生产。针对以卤代烷烃等为原料的N-烷基哌嗪合成中存在的选择性差、产生大量高盐废水等问题，以醇为烷基化试剂，在国际上首次采用自主研发的超声溶胶-凝胶法，制备出系列高效铜基纳米催化剂，在绍兴兴欣化工有限公司实现了N-乙基哌嗪等烷基哌嗪的连续高效绿色合成与生产。 3.建立了基于高效固体酸催化剂的1,2-戊二醇等精细化学品的绿色生产工艺。针对液体酸催化存在的合成效率低、污染严重等问题，通过对催化剂酸中心数量和种类的调控，制备出高效固体酸催化剂。建立了1,2-戊二醇的绿色合成工艺，在新乡市巨晶化工有限责任公司成功投产，并实现出口创汇；建立了喹啉及其衍生物的绿色合成工艺，在邯郸惠达化工有限公司实现工业化生产。 该项目通过高效纳米催化剂制备关键技术的开发，取得了一系列创新性成果，获中国授权发明专利12项；相关基础研究发表学术论文38篇，其中被SCI检索32篇。已建成年产千吨的己二胺哌啶、烷基哌嗪和1,2-戊二醇生产装置，生产规模均为亚洲最大，产品累计销售额超过23.7亿元。近三年累计新增销售额146852.5万元，累计新增利润28101.7万元；同时减少了污染，改善了生产环境，保护了工人的身体健康，新增了就业岗位，并带动了下游医药、农药、表面活性剂、光稳定剂、化肥等产业的快速发展。大连理工大学彭孝军院士评价：“该成果为相关精细化学品的绿色高效生产提供了可靠的技术支持，提升了中国相关精细化工企业的国际竞争力”；中山大学长江学者、国家杰青纪红兵教授评价：“该成果推动了下游医药、农药、光稳定剂等产业的快速发展，符合国家节能环保的发展战略”。