Vd 2 katalyserar den direkta polymerisationen av flödet CO 2 och dioler för att ge polykarbonatdioler i högt utbyte, som är användbara kemikalier för polyestrar, polyuretaner, och akrylhartser. Kredit:Osaka City University
Genom att kombinera en vd 2 katalysator med atmosfärisk koldioxid, forskare från Osaka City University, Tohoku University, och Nippon Steel Corporation har utvecklat en effektiv katalytisk process för direkt syntes av polykarbonatdioler utan att använda dehydratiseringsmedel. Deras metod, publiceras i Grön kemi , förlitar sig inte på giftigt kemiskt råmaterial som fosgen och kolmonoxid, vilket gör det till världens första "gröna" reaktionssystem med hög avkastning.
Det finns ett globalt behov av att minska koldioxiden, en av de största växthusgaserna, och att omvandla den till en användbar kemisk förening har väckt stor uppmärksamhet de senaste åren. Olika effektiva katalysatorsystem har utvecklats men de är beroende av giftiga kemikalier som tar bort ohanterliga biprodukter. Processer som använder substrat som är lättillgängliga och säkra, med vatten som den enda biprodukten, har dykt upp som ett alternativ. Än, höga halter av vattenbiprodukter hindrar dessa processer från att syntetisera tillräckligt med polykarbonater.
"De flesta processer använder ett dehydratiseringsmedel för att hålla vattennivåerna låga för att övervinna en jämvikt, sa Masazumi Tamura från Osaka City University, "men några av problemen att ta itu med är det höga trycket av koldioxid som behövs, återhämtning och regenerering av uttorkningsmedlet, och kontaminering av biprodukter som genereras av dess användning."
För att kringgå dessa problem, forskargruppen utvecklade en katalytisk process som inte använder ett uttorkningsmedel. Genom att fokusera på skillnaden i kokpunkter mellan den kemiska produkten/diolen och vatten, forskargruppen förutspådde ett högt kolbindningsutbyte genom att blåsa in CO 2 vid atmosfärstryck för att förånga överskottsvatten.
"Det blev tydligt att bland de metalloxidkatalysatorer vi använde, " sa Keiichi Tomishige från Tohoku University, "Vd 2 visade den högsta aktiviteten." Detta enkla katalytiska reaktionssystem är det första någonsin att framgångsrikt syntetisera polykarbonatdioler från koldioxid och dioler vid atmosfärstryck. "Denna process, utan behov av uttorkningsmedel, kan kemiskt omvandla koldioxid med vilket substrat som helst med en kokpunkt som är tillräckligt högre än vatten, " avslutade Kenji Nakao från Nippon Steel Corporation, "och kan användas för syntes av karbonater, karbamater, och ureas, som är användbara tillsatser för litiumjonbatterier och/eller råmaterial för polymersyntes."
