山西大学在煤下游精细化学品绿色催化合成中取得新进展

抖音快讯 2025年09月01日 11:24 1 admin

近日，山西大学精细化学品教育部工程研究中心绿色与仿生催化研究团队在煤下游精细化学品绿色催化合成中取得新进展，研究以“Enhanced enzyme stability at the interphase of water-oil for continuous-flow olefin epoxidation”为题，发表在国际重要期刊Nature Communications上，青年教师张明副教授为第一作者，杨恒权教授为通讯作者。怀柔实验室山西研究院和国药集团威奇达药业有限公司参与了该研究工作。

在全球能源绿色低碳转型的背景下，煤化工正加速由能源供应型向高附加值绿色化学品和新材料方向转变。山西大学绿色与仿生催化研究团队长期聚焦山西煤下游烯烃和焦化苯的高值化利用研究，致力于开发烯烃环氧化、烯烃氢甲酰化一步耦合制高碳醇/酸以及焦化苯下游制己内酯等高端化学品的绿色催化合成技术。其中，目前烯烃环氧化主要依赖过氧酸氧化，存在副产物多、安全风险高、三废排放严重等问题，制约了煤基化工的绿色化发展。相比之下，生物酶催化在选择性和环保性方面具有明显优势，但因易受高浓度过氧化氢失活影响，迄今无法应用于实际工业生产。

针对上述问题，研究团队创新性地设计了一种基于Pickering乳液的酶固定化策略：在水-油界面构建多孔“界面层”，利用纳米级厚度的二氧化硅壳层作为骨架嵌入酶分子，使其在类似“人工细胞膜”的环境中工作。该“界面层”一方面能够接触水介质，为酶提供生理微环境，另一方面又使其能够高效接触油相中的有机底物，并通过调控“界面层”的厚度、孔道的亲疏水性等实现反应物传输速率与局部浓度的控制。实验表明，这一“界面层”固定化策略在连续流动烯烃环氧化反应中表现十分有效，在酶催化烯烃环氧化反应中实现了长达800小时的稳定运行，催化效率较传统批式反应提升16倍，过氧化氢利用率高达99%。这种优异性能源于“界面层”独特的微环境和疏水孔道协同作用，构建了高效、稳定的连续流动酶催化环氧化体系。该研究不仅为煤下游烯烃绿色高效转化提供了新工艺思路，也对其他生物催化过程具有借鉴价值，有望推动煤化工向绿色生物制造与高端化学品方向的发展。

该项工作得到国家自然科学基金委、科技部等部门的经费支持。（通讯员：张颖）