中国科学院大连化学物理研究所的甲醇直接制乙二醇技术研究取得进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室与厦门大学合作，在甲醇C—C键偶联直接制乙二醇研究中取得新进展。

甲醇经可控的C—C偶联反应制备C2或多个碳原子的化合物是化学领域极具吸引力和挑战性的反应。当前甲醇C—C键的偶联反应主要局限于羰基化反应和脱水偶联制备烯烃或芳香烃，即MTO或MTA过程，其特点是难以高选择性获得特定产物。保留甲醇分子的C—OH键而选择性地活化C—H键生成乙二醇，被公认为是化学领域最具挑战性的反应之一。

该合作研发团队成功构建了多孔MoS2-foam修饰的CdS纳米棒催化剂，首次实现了可见光照射下甲醇的脱氢偶联制备乙二醇和氢气的反应，并通过设计集反应和分离为一体的反应器，使乙二醇选择性高达90%，收率为16%，量子效率为5%(450 nm)。进一步的理论计算和实验表征结果表明，CdS表面产生的光生空穴可以在不影响甲醇OH键的情况下，通过质子和电子协同转移(CPET)过程选择性地活化甲醇的C—H键，生成羟甲基自由基(·CH2OH)。MoS2-foam不仅可以有效促进CdS表面电子的转移，产生光生空穴，而且可以促进·CH2OH在MoS2-foam孔道里偶联生成乙二醇。所制备的MoS2-foamCdS复合催化剂极大地促进了乙二醇的生成，其乙二醇的生成速率比单纯采用CdS催化剂时提高了20余倍。该可见光驱动的甲醇转化新过程不仅提供了一种温和条件下高效制备乙二醇的方法，而且为存在羟基等官能团的小分子中惰性C—H键的选择性活化开辟了一条新途径。