O catalisador de zeólito permite a produção sustentável de materiais plásticos biodegradáveis

O metiloxiacetato e o formato de metila, dois dos produtos químicos contendo carbonil mais importantes, podem ser produzidos diretamente por carbonilação catalisada por zeólito e desproporção de DMM, usando um catalisador heterogêneo e com quase 100% de seletividade para cada processo. A metiloxiacetato de metil, a produção de carbonilação DMM, pode ser facilmente convertida em ácido glicólico, metil -glicolato e monoetileno glicol.

Ácido glicólico e metil -glicolato são monômeros para a produção de plásticos degradáveis, ácido poliglicólico, que exibem alta resistência à tração, resistência ao impacto e excelentes propriedades de barreira. O ácido poliglicólico pode ser potencialmente amplamente utilizado na vida cotidiana, campo médico e produção industrial devido à crescente demanda por proteção ambiental.

A carbonilação DMM fornece até agora a única rota não baseada em steel e catalisada por zeólito para a produção de metiloxiacetato de metila. Revelando novos catalisadores de zeólitos e profundo reconhecimento do mecanismo de reação desempenham um papel importante para o desenvolvimento da carbonilação DMM.

Recentemente, o Dr. Liang Qi e o professor Zhongmin Liu (Instituto Daliano de Física Química, Academia Chinesa de Ciências) publicaram o uso do novo zeolito de poros extra-largo zeo-1 na carbonilação e desproporção DMM. O ZEO-1 exibiu alta atividade de carbonilação de DMM, seletividade, estabilidade e também excelente atividade de desproporção de DMM. Os resultados foram publicado no Revista Chinesa de Catálise.

O ZEO-1 exibiu mais seletividade e estabilidade de carbonilação de DMM em comparação com a FAU, que foi considerada os melhores catalisadores de carbonilação de DMM no passado. Experimentos de cinética mostraram que a taxa de formação de MMAC exibiu uma dependência linear da pressão parcial de CO, mas dependência negativa da pressão parcial do DMM.

A taxa de formação de MF mostrou dependência negativa da pressão parcial de CO, mas dependência positiva da pressão parcial do DMM. Essas características indicaram que a carbonilação e desproporção DMM são reações competitivas no zeólito zeo-1 e influenciam a cinética de cada reação.

Experimentos in situ foram empregados para observar a evolução dos intermediários da reação. Com a introdução de CO e DMM, o ZEO-1 mostrou posições semelhantes de picos de acilos em comparação com FAU, indicando que o ZEO-1 e o FAU exibiam propriedades de superfície semelhantes. A densidade de acilos de carbonilação intermediária (1744 cm^-1) é comparável para fau e zeo-1, mas a densidade de MMAC (1759 cm^-1) é muito menor para Zeo-1.

Os resultados da IgA também mostraram que o N-pentano se difundiu mais rapidamente no ZEO-1. Portanto, pode-se deduzir que o ZEO-1 exibe melhores propriedades de difusão e o MMAC poderia se difundir de Zeo-1 mais rápido, aumentando a atividade da reação.

Os mecanismos de carbonilação e desproporção DMM em diferentes locais no ZEO-1 foram propostos com base nos resultados da reação, experimentos de cinética e resultados in situ no IR. Locais ativos nas gaiolas grandes compostas por cruzamentos de 16 × 16 e 16 × 12 mrs tenderam a promover a carbonilação de DMM de maneira muito seletiva, enquanto aqueles em pequenas gaiolas compreendidas por interseções de 12 × 12 MRS exibiram alta atividade de desproporção de DMM.

As equações cinéticas da formação de MMAC e MF também foram deduzidas. Este trabalho fornece profundo entendimento da carbonilação DMM catalisada por zeólito e contribui para o desenvolvimento de novos e eficientes catalisadores.