有機硅作為一種小眾化學(xué)產(chǎn)品，對大多數(shù)人來說，可能有些陌生。其實，有機硅產(chǎn)品的應(yīng)用范圍遍及我們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域：航空、建筑、電子電氣、紡織、汽車、機械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等等。其中，有一種單體—二甲基二氯硅烷（簡稱M2）是合成有機硅產(chǎn)品最重要且用量最大的單體，主要作為硅橡膠、硅樹脂、密封膠、塑料等的原料，約占有機硅行業(yè)單體產(chǎn)量的90%，它的生產(chǎn)技術(shù)和水平是決定有機硅工業(yè)的關(guān)鍵。
目前M2單體合成的主流工藝仍然采用1941年由美國通用電氣公司發(fā)現(xiàn)的羅喬反應(yīng)。問題在于該反應(yīng)在得到M2的同時，還會生成大量其他副產(chǎn)物，因此提高M2的選擇性和收率一直以來都是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界長期關(guān)注的熱點和難點。然而，到目前為止，M2選擇性和收率仍不夠高，主要是由于關(guān)鍵催化劑——Cu基催化劑效果不夠理想。另一方面催化機理到迄今為止尚不明確，致使高性能Cu基催化劑的研制仍主要依靠工業(yè)經(jīng)驗。
日前，中科院過程工程研究所蘇發(fā)兵研究員團隊和華東理工大學(xué)龔學(xué)慶教授團隊合作，以暴露特定晶面的亞微米級Cu2O晶體作為模型催化體系，采用實驗和理論計算相結(jié)合的方法在分子原子水平初步揭示了羅喬反應(yīng)中銅催化劑的催化機理。他們首先通過模擬有機硅單體合成工藝實驗發(fā)現(xiàn)了具有最高M2選擇性和收率的催化劑——暴露{100}晶面的Cu2O立方體，之后采用理論計算揭示了性能提升的主要原因是反應(yīng)物一氯甲烷在{100}晶面上具有更強的解離吸附。這項工作不僅揭示了Cu基催化劑在羅喬反應(yīng)中微觀尺度上的催化機理，而且提供了一種通過調(diào)控金屬氧化物催化劑的暴露晶面來提高反應(yīng)選擇性的新理念，有助于有機硅工業(yè)中Cu基催化劑的研制和革新。相關(guān)結(jié)果于2018年5月1日發(fā)表在Journal of Catalysis[Impact of the Cu2O microcrystal planes on active phase formation in the Rochow reaction and an experimental and theoretical understanding of the reaction mechanism.]。紀(jì)永軍副研究員，龔學(xué)慶教授，鐘子宜教授和蘇發(fā)兵研究員為共同通訊作者，李晶博士和尹莉莉博士為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（Grant No. 21506224）等項目支持。
化學(xué)慧納米材料系列產(chǎn)品
