研究人员设计出更清洁更高效的洗涤剂关键原料生产方法
生产烷基苯(洗涤剂生产的关键原料)的传统技术会产生有的卤素副产品，但研究人员设计了一种新技术，可以提供更高效、更便宜和更清洁的物质制造工艺。
9 月 6 日，一篇描述该过程的论文发表在《ACS Catalysis》杂志上。
为了寻求更高效、更可持续的化学生产工艺，研究人员一直在探索利用烷烃潜力的创新方法，烷烃是一种完全由碳和氢原子组成的化合物，通过碳-碳和碳-氢单键相互连接。甲烷、乙烷、丙烷和丁烷是常见的烷烃，烷烃的主要来源是原油和天然气。研究人员表示，直接使用烷烃进行高选择性化学转化通常很困难，因为它们的碳氢键高度稳定且难以断裂。
肥皂、牙膏、洗衣粉和工业清洁剂有一个肮脏的秘密：它们都是用烷基苯制造的。通常，生产烷基苯需要两到三个步骤，因为存在称为烷基化剂的附加化合物。这些试剂是由烷烃通过几个步骤产生的，需要进行苯的烷基化——附着在烷基上的过程。
为了通过减少所需步骤数来提高效率并降低该过程的成本，研究人员研究了直接使用简单烷烃作为烷基苯合成的烷基化剂的可能性。
该研究的主要作者、化学系化学家 Ken Motokura 教授表示：“它不仅可以降低成本，还可以减少废物产生并简化生产，为传统方法提供更环保的替代方案。”横滨国立大学生命科学系。
传统上，烷基苯的生产涉及经典的弗里德尔-克来福特反应，通常会导致产生含有有卤素的不良副产物。常规的烷基化剂是烷基卤化物，因此会产生等摩尔量的含有卤化物的副产物。
“通过减少额外的步骤，我们可以减少这些副产品的产生，”本仓说。
与传统方法不同，使用烷烃作为烷基化剂的直接烷基化会产生无害的分子氢(即氢气)作为唯一的副产品。
但为了实现这种效率提升，需要开发新型催化剂——化学反应中启动或加速反应的关键成分。研究人员早些时候发现，当钯纳米颗粒(直径仅为 1-100 纳米的物质颗粒)位于 H-ZSM-5 沸石(一种由 H-ZSM-5 沸石制成的晶体材料)的外表面时，可以成为直接烷基化的高效催化剂。铝和硅有很多微孔。这些微小的孔是化学反应被激活的地方。
该过程首先在沸石孔内存在的位点上活化烷烃，从而为烷烃添加苯(一种环状有机化合物)做好准备。这产生了目标：烷基苯。
在此过程中，两个氢原子 (H) 从烷烃和苯中除去。为了再生沸石内存在的活性位点，这些氢原子应该重新结合成氢分子(H 2)。当氢原子从活化位点移动到外表面的钯纳米颗粒时，会发生“氢溢出”现象，从而支持重组为“H 2 ”。
研究人员表示，直接烷基化的优点不仅在于其效率，还在于其选择性——能够产生一种特定的所需类型的输出，而不是其他不太理想的可能输出。研究人员能够实现所需烷基化产物的 95.6% 选择性。
研究人员表示，尽管效率有所提高，但该过程的总体产量对于工业应用来说仍然太低，因此该团队现在的目标是调整他们的技术以提高生产率。
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