對二甲苯(p-Xylene)為對苯二甲酸(Terephthalic Acid)之原料,而對苯二甲酸主要用途為聚對苯二甲酸二乙酯(PET)之合成。由於PET結構中含苯環,微生物無法分解其結構,若能將p-Xylene中之苯環完全氫化,再將其甲基氧化為羧基,以此化合物與乙二醇進行聚合即可得結構同PET但不含苯環之生物可分解聚合物。為達成此目的, p-Xylene氫化反應速率之提升即成為一重要課題。 在文獻中已證實,若在液相中加入高壓二氧化碳,可使溶液膨脹而形成二氧化碳膨脹液體(CO2-Expanded Liquid),增加反應物氣體如氫氣或氧氣於液體中之溶解度,並降低溶液之黏度,對物質在觸媒內部或液相中之質傳速率有所助益,進而增加反應速率。本研究在一連續式固定床反應器中進行p-Xylene液相氫化反應,並於系統中加入高壓二氧化碳以形成CO2-Expanded Liquid,觀察在不同二氧化碳含量下p-Xylene轉化率、產物Cis/trans比及反應選擇率的變化。 研究發現以Pt/γ-Al2O3、Pd/γ-Al2O3、Ru/γ-Al2O3及Ru/SiO2為觸媒時,在系統中加入二氧化碳後觸媒皆有明顯失活的現象。為了解觸媒的失活是否與二氧化碳有關,我們在反應物通入系統前先通入二氧化碳,使觸媒與二氧化碳接觸後,停止二氧化碳進料並通入反應物,結果發現觸媒已失活,故可知觸媒的失活為二氧化碳所造成。由於以γ-Al2O3及SiO2為擔體時,觸媒皆有失活的現象,故我們再將擔體改為Carbon,以商用Pd/C觸媒進行測試。實驗發現在CO2/H2莫耳比為0.1時轉化率確實有提升,觸媒無失活。由以上實驗可知觸媒的失活與擔體有關,以γ-Al2O3及SiO2為擔體時有失活的現象,但以Carbon為擔體時則無。推測是因金屬擔載於γ-Al2O3及SiO2時,二氧化碳會吸附於觸媒表面,影響氫氣之吸附而使觸媒失活。使用Carbon時則因金屬於擔體上散布型態的不同;使用Carbon時則因金屬於擔體上散布型態的不同,而不會產生此現象。未來可使用不同分析方式進一步地確認觸媒失活之原因,以求在CO2-Expanded Liquid之研究中能選擇一最佳之觸媒擔體。