㈠ ACS Catalysis綜述:均相催化劑的回收——基本原理、工業實踐及實驗與評估指南
均相催化劑因其在化學選擇性、區域選擇性和立體選擇性方面的優勢,以及理論上可以達到100%的催化活性中心利用率,在學術界和工業界受到高度關注。它們廣泛應用於大宗化學品和精細化學品的生產,對推動可持續化學工程和綠色化學的發展至關重要。然而,回收和再利用均相催化劑以實現准靜態操作,減少金屬資源消耗和環境污染,成為工業應用的一大挑戰。
分離均相催化劑的策略包括膜分離、密度差異分離、蒸餾與熱分離、溶解度差異、兩相萃取和金屬浸出與保留等方法。這些方法需根據催化劑特性及反應體系的要求來選擇,以實現高效、經濟的回收和再利用,同時保持催化劑活性和選擇性。
批量循環實驗的評估需要遵循最佳實踐,包括系統性實驗設計、標准化實驗裝置、選擇清晰定義的性能指標,如總周轉數(TON)、周轉頻率(TOF)和實際產率與理論產率對比。注意產品積累問題、連續加料模擬回收的局限性以及樣品提取誤差,以確保實驗設計嚴謹和數據分析准確無誤,得出可靠結論。
性能指標的潛在缺陷需加以注意,如產品積累導致的回收效率高估、忽略催化劑-產品比率變化的連續加料模擬、提取過程中的催化劑損失。在評估催化劑循環穩定性時,側重於反映實際循環使用中性能的指標,同時考量實驗設計的潛在偏差。