国立先进产业技术研究院 (AIST) 催化剂化学跨学科研究中心催化剂固定化设计团队小泉弘树研究员、松本和宏研究组组长、杂原子化学组研究组组长深谷则久、研究中心崔俊哲总研究主任及其同事正在与东曹株式会社（以下简称“东曹”）合作产生二氧化碳（CO2)合成碳酸二乙酯。碳酸二乙酯用作聚碳酸酯和聚氨酯、电解质、油漆等的原料
在碳酸二乙酯合成中使用传统的硅反应物、高纯度CO2进一步将压力增加至数MPa。因此，高压、高纯度CO22所需的成本和能源。相比之下，该结果表明乙醇和强有机碱2的化学吸附形成碳酸乙酯的反应，废气中含有的CO约为15体积％2或常压下的CO2成功合成了碳酸二乙酯。
该方法使用体积比为15%的常压CO，这是传统方法难以使用的2进入反应溶液和反应所需的CO2可以确保，并且可以以与常规方法相当的收率获得碳酸二乙酯。这导致 CO 浓度较低2的纯化和压缩过程，降低了成本和能源。此外，CO2可以回收利用，为实现碳中和社会做出贡献。
该技术的详细信息将于 2024 年 6 月 7 日公布。ACS 欧米茄
解决全球变暖问题并促进远离化石资源、二氧化碳2转化为有用的化学品作为资源。根据经济产业省的碳回收路线图，CO2的应用示例包括聚碳酸酯和其他化学产品。碳酸二乙酯是这些化学品的原料，被转化为22050 年日本二氧化碳排放量2这是实现约1亿至2亿吨的回收量最大化目标所必需的。
碳酸二乙酯CO2的合成技术2已被报道。然而，发电厂和制造厂的废气中会释放出高压、高纯度的二氧化碳。2需要分离和纯化费用。此外，迄今为止报道的合成方法在常压下收率显着下降。另外，低浓度CO2合成碳酸二乙酯在技术上极其困难，迄今为止尚未见成功案例。
AIST 和 Tosoh 正在使用对环境影响较小的方法来将碳酸二烷基酯（聚碳酸酯、聚氨酯等的原材料）转化2
到目前为止，高压高浓度CO2并且是一种可再生的硅反应物四乙氧基硅烷(Si(OEt)4) (2020 年 11 月 27 日 AIST 新闻稿）。另外，常压、低浓度的CO2的技术反应中，CO2尿素衍生物我们开发了一种合成方法 (2021 年 5 月 14 日 AIST 新闻稿）。
这次与尿素衍生物合成法一样，使用酒精和强有机碱CO2的化学吸附反应，可以在常压、低浓度下还原CO，这是传统方法难以做到的2合成碳酸二乙酯的方法和四乙氧基硅烷为原料。
请注意，此项研发基于绿色创新基金项目/CO2开发塑料原料制造技术等/CO2CO2开发功能性塑料材料的制造技术”的支持作为原材料”（2021-2028）。
AIST 和 Tosoh 使用二氧化碳，使用乙醇和强有机碱2的化学吸附反应以及最佳催化剂，常压低浓度CO2碳酸二乙酯合成方法以及四乙氧基硅烷（一种对环境影响较小的硅反应物）作为原材料。
当前使用低环境影响反应物合成碳酸二乙酯会产生高浓度的二氧化碳2施加常压20倍以上的高压。这导致反应容器内部变成CO2的状态，进行生成反应。另一方面，常压/低浓度CO22无法固定在反应容器中。因此，涉及乙醇和强有机碱的CO2的化学吸附反应。在该化学吸附反应中，CO2的气体生成碳酸乙酯这个CO2通过利用吸附反应，CO 体积含量分别为 15% 和 85%2组成的混合气体并且使用氮气，CO相当于强有机碱使用量的摩尔比约60%2（图1）。
图 1 使用碳酸乙酯形成的 15%（体积）低浓度 CO2由气体合成碳酸二乙酯
接下来，我们寻找碳酸乙酯和四乙氧基硅烷进行二乙基碳酸化反应的最佳催化剂，发现氧化铈（CeO2)被发现是最佳催化剂。此外，还揭示了强有机碱的类型对碳酸二乙酯的收率具有显着影响。我们推测这是因为氧化铈表面存在的生成碳酸二乙酯的活性位点被强有机碱键覆盖（图2）。
图2 反应进展效率的差异取决于强有机碱和氧化铈之间的键合难易程度
因此，我们研究了使用各种强有机碱合成碳酸二乙酯，并成功找到了一种不会导致催化剂涂层的特定强有机碱，使反应能够顺利进行。因此，CO2使用气体时以碳酸乙酯形式捕获 CO2的大约 49%转化为碳酸二乙酯。此外，15% CO2和杂质的CO2浓度 15%，CO 浓度 300 ppm，SO2并且否212704_127472基于标准，碳酸二乙酯收率达到 45%。图1所示的一系列反应是CO2可以在同一反应容器中进行从吸附到碳酸二乙酯合成的所有操作。
未来我们将改进反应条件、催化剂和反应设备，旨在建立低成本、节能的制造方法。我们将努力解决必要的技术问题，例如考虑扩大规模，以期在 2030 年左右实现商业化。
已出版的杂志：ACS 欧米茄
论文标题：利用大气压 CO 合成碳酸二烷基酯2
作者：小泉浩树、永江春树、竹内克彦、松本一宏、深谷纪久、井上佳明、羽村聪、增田孝宏和崔俊哲
DOI：101021/acsomega4c00284