我國是一個聚氯乙烯(PVC)生產(chǎn)和消耗大國,2013年生產(chǎn)1529.5萬噸,其中75%是由煤經(jīng)電石法制得的乙炔再在氯化汞(HgCl2)催化劑作用下經(jīng)過氫氯化反應(yīng)過程生產(chǎn)而來。這一過程造成了大量的汞(俗稱“水銀”)排放,對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。聯(lián)合國2013年1月通過了旨在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放的國際公約,規(guī)定2020年禁止生產(chǎn)和進(jìn)出口含汞類產(chǎn)品,這給世界上,特別是印度和中國等發(fā)展中國家基于汞催化劑的聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的壓力。
近年來,世界上很多國家競相進(jìn)行重點攻關(guān),試圖開發(fā)非汞催化劑,實現(xiàn)聚氯乙烯的無汞化生產(chǎn)。中科院大連化物所所潘秀蓮研究員和包信和院士帶領(lǐng)的研究組,在對納米碳催化材料深入研究的基礎(chǔ)上,通過精確控制碳化硅材料的處理過程,在其界面制造納米碳結(jié)構(gòu),并采用氨化等方法實現(xiàn)了氮原子在碳結(jié)構(gòu)中原位摻雜。在碳化硅表面形成的這種氮摻雜的類石墨烯材料(SiC@N-C)顯示了優(yōu)良的直接催化乙炔氫氯化的性能。在傳統(tǒng)氯化汞催化過程相同的進(jìn)料空速條件下,該SiC@N-C催化劑上乙炔的單程轉(zhuǎn)化率為80%,氯乙烯的選擇性為98%,催化劑經(jīng)150小時實驗顯示出了出色的穩(wěn)定性能。該項研究為無汞催化劑的研制打下了很好的基礎(chǔ),為最終實現(xiàn)聚氯乙烯的無汞化生產(chǎn)開辟了一條嶄新的途徑。
該項目得到了科技部973項目和國家自然科學(xué)基金委的支持。
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