金催化的工业应用

前言：

    催化化学其实是一门应用领先于理论的学科。据统计，目前80%的化学生产过程离不开催化，催化在人类文明进步以及世界经济发展中起到了巨大的作用。而与之对应的，催化理论还处于不断完善的阶段，目前人们对于催化反应机理的理解依然不是特别明晰，真正被完全吃透的反应其实很少，极少有反应能够做到预测并根据需求设计催化剂。

  当然啦，今天的主要目的不是跟大家来讨论催化理论如何发展，而是跟大家分享一篇Au催化方面的小综述。Au催化的发现与发展其实是起步比较晚的，而有趣的是，虽然Au催化某些反应的机理还没有完全搞清楚，但是Au催化已经开始有了工业应用，今天的这篇文献就是讨论的就是Au催化从发现到工业应用过程中的一些主要因素。

1. Au催化的发现

1965年，德国公司Knapsack.在专利中提到了含Au催化剂催化乙烯气相氧化制醋酸；

70年代，Bond发现低含量Au/SiO2可以催化1-戊烯加氢；

80年代，Haruta发现纳米Au可以催化CO氧化；同期，Hutchings发现纳米Au催化乙炔氢氯化反应。自此以后，Au催化得到了蓬勃发展。

1998年，Teles等人在Angew上报道Au均相催化剂具有非常不错的催化性能。

2. Au催化在工业上有哪些应用

乙炔氢氯化反应（替代HgCl2），AuPd催化乙酸乙酯的生产，异丁烯醛的酯化反应等

    新催化过程取代旧催化体系应用于工业催化时有两种不同的情况：1) 新催化过程能够利用不一样的原材料，进而降低整个生产成本，比如采用乙烯为原料替代乙炔生产乙酸乙酯。2) 采用同样的原料，但是新的催化过程能够显著提高催化选择性进而降低成本，如乙炔氢氯化反应和异丁烯醛的酯化反应。

备注：其实我们选择每一篇文献分享时都有一个关注点，这篇文章打动我的其实是上面这句话已经下面的一些分析过程。

3. 从发现到实现工业应用需要克服哪些困难？

1. 异丁烯醛酯化生成甲基丙烯酸甲酯

以异丁烯醛酯化生成甲基丙烯酸甲酯为例，工业化过程经历了Asahi process（催化剂寿命短，成本高） 到Direct-Metha process的发展，而Direct-Metha process催化过程从Pd3Pb（选择性差，形成甲酸甲酯）到Au-NiO/SiO2-Al2O3-MgO（机械稳定性差），到核壳结构的AuNiOx，再到核壳Au-NiOx/SiO2-Al2O3-MgO（2008年实现工业化）。

2. 类似的，作者也分析Au催化乙炔氢氯化反应的工业化进程，过程挺有意思的，推荐大家看一看，这里不赘述。

4. Au催化剂的工业生产

文章简单列举了一些生产Au催化剂的公司，并对其主要应用进行了介绍，比如3M公司生产Au催化剂用于CO的去除等。

5. Open question

金从“an uncommonly good catalyst”已经发展到了有工业应用，是否能够实现“potential to save lives, improve health and clean up the planet”？