东工大开发成功新型催化剂,可用生物质材料合成塑料

新技术 2019年01月16日
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近年来,在通用化工产品、生物塑料及燃料等高附加值产品的制造方面,可取代化石资源的可再生生物质资源颇受关注。可再生生物质资源不同于化石资源,产生的CO2会通过光合作用再次转换成生物质资源,能为削减CO2排放量做出贡献。不过,目前在反应控制方面还存在很多课题,当务之急是开发出优质的催化剂。

“东工大开发成功新型催化剂,可用生物质材料合成塑料

图1:利用生物质合成塑料原料的原理

上图为利用生物质资源合成聚乙烯呋喃酸酯(PEF)的合成路径。本次研究新开发的β-MnO2纳米颗粒催化剂有效促进了从HMF到FDCA的氧化反应。下图为利用化石资源合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的合成路径。PET是产量非常高的化工材料,因此,如果能置换成生物质资源进行合成,就能大幅削减CO2排放量。

东京工业大学的研究小组在完全不使用石油资源和贵金属催化剂的情况下,高效合成了有望取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚乙烯呋喃酸酯(PEF)的原料“2,5-呋喃二甲酸(FDCA)”。采用β-二氧化锰(β-MnO2)作为催化剂,利用源自可再生生物质的5-羟甲基糠醛(HMF))合成了FDCA。

此次采用非晶前驱体的低温结晶法,可以合成具有较大表面积的β-MnO2纳米颗粒,催化性能较以往的MnO2催化剂大幅提高。利用此前的合成方法难以合成具有较大表面积的β-MnO2,而利用此次新开发的技术,预计能大幅削减CO2的排放量。

相关论文已于2019年1月7日在美国化学学会的期刊《美国化学会志》的网络速报版公开。

文 JST客观日本编辑部

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