背景介绍

中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队在Angew. Chem. Int. Ed上连续发表2篇最新成果，“Hydrogenation of CO2to Light Olefins over ZnZrOx/SSZ-13”这篇论文先前已为大家介绍过（相关阅读：）。本篇重点聚焦灿院士团队发布的新成果“Selective Upcycling of Polyethylene Terephthalate towards High-valued Oxygenated Chemical Methyl p-Methyl Benzoate using a Cu/ZrO2Catalyst”。

第一作者：Jianian Cheng、Jin Xie、Yongjie Xi

通讯作者：李灿院士、李泽龙教授

通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所、兰州大学

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202319896.

研究背景

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废料作为应用最广泛的不可降解塑料之一，已引起了严重的环境污染。因此，开发一种催化策略，选择性地将PET废物转化为增值化学品是可取的。PET废弃物虽然可通过机械回收的方式进行回收，但产品机械性能差，限制了其应用。由于该策略的高效活性，PET废物催化转化为化学品显示出PET废物升级/回收的巨大潜力。其中，将PET废物转化为有价值的氧化分子是一个极有吸引力的过程，但还具有挑战性。基于此，中国科学院大连化学物理研究所李灿院士和兰州大学李泽龙教授等人报道了一种两步策略，首先将PET甲醇分解为对苯二甲酸二甲酯（DMT），然后使用固定床反应器和Cu/ZrO2催化剂将DMT加氢以生产高价值的对苯甲酸甲酯（MMB）。

文章要点

1、研究发现，ZrO2的相结构显著调节产物的选择性。单斜ZrO2负载的Cu（5%Cu/m-ZrO2）对DMT转化为MMB的选择性为86%，而四边形ZrO2负载的Cu（5%Cu/t-ZrO2）主要生成对二甲苯（PX），选择性为75%。MMB对Cu/m-ZrO2的选择性优于t-ZrO2，可归因于m-ZrO2上较弱的酸位点。m-ZrO2的弱酸性使得MMB具有中等的吸附能力，有利于其解吸。

2、此外，密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu/m-ZrO2催化剂比Cu/t-ZrO2催化剂具有更高的裂解第二C-O键的有效能垒，这种区别保证了MMB的高选择性。该催化剂不仅为PET废弃物转化为精细化工产品提供了途径，而且为多级加氢反应中初级产物的控制提供了策略。

图文展示

图2. Cu/ZrO2催化剂上PET甲醇解和DMT加氢性能

图3. Cu/ZrO2催化剂的结构表征

图4. Cu/ZrO2催化剂的表征

图5. DFT计算

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