钯基CO酯化催化剂原位XPS表征与分析研究

2024/09/23
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项目计划总投入:30万元
奖励金额:3万元
单位名称:福建中科恒申科技发展有限公司
所属领域:新材料与石油化工
技术需求类型:“卡脖子” 前沿技术
期望合作方式:联合开发
联系人:徐**
联系电话:18046053659

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项目需求说明

福建中科恒申科技发展有限公司是由中国科学院福建物质结构研究所与恒申控股集团有限公司和连江可门港建设发展有限公司共同设立的技术公司,主营业务为CO酯化制甲酸甲酯和碳酸二甲酯成套工业生产技术许可和技术服务、配套的催化剂生产和销售等。福建中科恒申科技发展有限公司依托中国科学院福建物质结构研究所郭国聪研究团队开发了CO酯化制甲酸甲酯和碳酸二甲酯两项催化技术,已完成10万吨级生产工艺包开发。

甲酸甲酯是一种基础有机化工产品,在农药、医药、汽车、聚氨酯发泡剂等领域具有广泛应用,同时也是一种“万能中间体”,可用于生产甲酸、甲酸钙、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、乙醇酸等高值化学品,形成甲酸甲酯产业链。研发团队开发了CO酯化制甲酸甲酯技术,完成了1000多小时全流程工艺单管中试,并与中石化广州工程有限公司合作开发了10万吨级生产工艺包(成套技术)。该技术通过了中国化工学会组织的科技成果评价,被委员会认为是“达到国际领先水平”的“原创”技术,获得中国化工学会基础研究成果二等奖。

碳酸二甲酯是一种绿色化学品,广泛用于生产聚碳酸酯和作为锂电池和高端涂料溶剂,潜在用途为汽柴油添加剂。研究团队率先开发出性能指标处于国际领先水平的无氯催化剂,完成了4000小时全流程工艺单管中试,并与中石化广州工程有限公司合作开发了10万吨级生产工艺包(成套技术)。

尽管CO酯化制甲酸甲酯和碳酸二甲酯两项催化技术都已完成10万吨级生产工艺包开发,但催化剂的活性和选择性仍需要进一步提升,贵金属钯的负载量还需要进一步降低,为形成二代催化剂奠定基础。因此,需要在原位反应状态下对催化剂活性中心的价态和电子结构进行实时表征与分析,通过近常压X射线光学电子能谱仪(NAP-XPS)表征与分析,可以了解催化剂的原位反应状态,为研发高性能、长寿命、低载量的二代催化剂提供技术支撑。

项目需求:通过原位NAP-XPS仪器,在反应温度(100-150 °C)、反应压力(0.01-25 mbar)、反应气氛(CO、CH3ONO、N2)的原位条件下,实时分析钯基CO酯化催化剂的价态变化(0价和II价的含量变化),给出原位反应状态下的价态变化曲线图,为研究反应机理、研发二代催化剂提供技术支撑。


现有基础条件情况

福建中科恒申科技发展有限公司依托中国科学院福建物质结构研究所郭国聪研究团队,在催化剂研发方面已经开展了大量工作,已研发出第一代CO酯化催化剂,已完成公斤级催化剂单管中试和10万吨级生产工艺包开发。目前需要研究在原位反应条件下,实时分析钯基CO酯化催化剂的价态和电子结构变化,为研究反应机理、研发二代催化剂提供技术支撑。福建中科恒申科技发展有限公司和中国科学院福建物质结构研究所都没有原位NAP-XPS设备,无法开展相关工作。

预期成果及经济社会生态效益

通过原位NAP-XPS仪器,在原位反应条件下,实时分析钯基CO酯化催化剂的价态变化(0价和II价的含量变化),给出原位反应状态下的价态变化曲线图,为研究反应机理、研发二代催化剂提供技术支撑。原位NAP-XPS研究结果对福建中科恒申科技发展有限公司开发出高性能、长寿命、低载量的二代催化剂至关重要,可有效促进企业的技术升级,降低生产企业的成本,实现降本增效。

对技术难题解决应征方要求

对揭榜领题的博士后要求:福建省级实验室在站博士后,博士毕业于国内985高校,科研能力突出,目前正在围绕原位NAP-XPS设备开展相关研究。

对博士后所在平台的要求:省级实验室平台拥有先进的原位NAP-XPS设备,可实现特定反应气氛下固体表面电子结构的原位XPS分析。

项目时限:2024年10月-2025年10月。

产权归属:相关研究结果产权属于福建中科恒申科技发展有限公司和省级实验室共有。

利益分配:后续产生利益时,根据研究结果的贡献程度,按一定比例分配给省级实验室。


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