微填充床反应器中生物基己二酸的高效连续合成新策略

　　为解决生物基己二酸（AA）生产中贵金属催化剂成本高、有机溶剂体系效率低的问题，研究人员开发了Ni/Al2 O3 催化剂结合微填充床反应器的新体系。该研究在170 g/L高浓度水相体系中实现99.9%收率，时空产率达21.0 mg/min/mL，较传统Pd/Pt催化剂提升2-4个数量级，为生物基化学品绿色生产提供了高效解决方案。

　　

全球每年超过300万吨的己二酸（AA）是聚氨酯、杀虫剂等工业的关键原料，但传统石油基"KA油法"工艺存在严重污染。尽管生物基AA通过cis,cis
-黏康酸（CCMA）氢化被视为绿色替代方案，但现有技术受限于贵金属催化剂（如Pd、Pt）的高成本、CCMA水溶性差（<1 g/L）及气液传质效率低等问题，导致反应时间长达1.5小时以上，工业化进程受阻。

北京化工大学的研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究中，创新性地开发了Ni/Al₂
O₃
非贵金属催化剂体系，结合自主设计的微填充床反应器，实现了生物基AA的高效连续合成。通过XRD、HRTEM、ICP等表征技术确认催化剂中NiAl₂
O₄
尖晶石相的存在，并在间歇反应器中系统优化条件，最终在微填充床反应器中仅需110秒停留时间，即以21.0 mg/min/mL的创纪录时空产率获得99.9%收率，较文献报道的Pd（0.178 mg/min/mL）和Pt（0.0044 mg/min/mL）催化剂提升显著。

主要技术方法
研究采用浸渍法制备Ni/Al₂
O₃
催化剂，通过X射线衍射（XRD）分析晶相结构，高分辨透射电镜（HRTEM）观察形貌，程序升温还原（TPR）测定还原特性。反应评价在高压釜和自建微填充床反应器中进行，采用170 g/L高浓度钠黏康酸盐（Na-Muc）水溶液为底物，H₂
压力3.4 MPa，通过HPLC定量分析产物。

催化剂表征
XRD显示37.0°和77.7°特征峰证实NiAl₂
O₄
尖晶石相形成，HRTEM观察到5-10 nm镍颗粒均匀分散。TPR表明催化剂在500°C还原后活性最佳，XPS证实金属镍是主要活性物种。

反应条件优化
在间歇体系中，170 g/L Na-Muc水溶液在120°C、3.4 MPa H₂
条件下实现99.4%收率。微填充床反应器将时空产率提升至21.0 mg/min/mL，较传统体系缩短反应时间98%。催化剂循环10次后仅失活5%，展现出优异稳定性。

结论与意义
该研究通过非贵金属催化剂设计与微反应器工程创新的协同，突破了生物基AA生产中的浓度、效率和成本三重瓶颈。Ni/Al₂
O₃
催化剂避免了Pd/Pt等贵金属依赖，微填充床反应器强化了气液固三相传质，使得时空产率实现数量级飞跃。这一成果为生物基化学品的工业化生产提供了兼具技术可行性和经济竞争力的范例，相关技术已获中国发明专利（ZL 2024 1 0727318.3），对实现碳中和目标下的化工产业转型具有重要推动作用。