我國(guó)學(xué)者在合成氣直接制烯烴領(lǐng)域取得進(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】
圖1：合成氣在疏水性FeMn@Si催化劑上高選擇性制取烯烴
在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：51861145102、21978225)的資助下，武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院、工業(yè)科學(xué)研究院定明月教授團(tuán)隊(duì)在合成氣直接制烯烴領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究成果以“一種通過(guò)抑制C1副產(chǎn)物促進(jìn)合成氣制烯烴的疏水性FeMn@Si催化劑(A hydrophobic FeMn@Si catalyst increases olefins from syngas by suppressing C1 by-products)”為題，于2021年2月5日在《科學(xué)》(Science)上在線發(fā)表。
通過(guò)費(fèi)托合成將合成氣(CO+H2)轉(zhuǎn)化為烯烴(FTS)，是從生物質(zhì)、天然氣等非石油原料出發(fā)制備化學(xué)品的重要途徑，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。于合成氣制烯烴而言，一個(gè)非常重要的挑戰(zhàn)在于，在費(fèi)托合成過(guò)程中約50%一氧化碳轉(zhuǎn)化成了二氧化碳(約40%)和甲烷等C1副產(chǎn)物，碳原子利用效率低下，嚴(yán)重降低了能源效益和經(jīng)濟(jì)效益。如何高效降低CO2、CH4等C1副產(chǎn)物生成，提高特定烴類產(chǎn)品的選擇性在能源化工界一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性發(fā)展了一種新型疏水性FeMn@Si催化劑，在工業(yè)反應(yīng)條件下(320 ℃和 2-3 MPa)，實(shí)現(xiàn)了合成氣高選擇性直接制取烯烴，二氧化碳和甲烷等C1副產(chǎn)物顯著降低到22.5%以下，并且在56.1%的CO轉(zhuǎn)化率下烯烴單程收率高達(dá)36.6%。
該研究工作展示了核層碳化鐵活性相與殼層疏水基團(tuán)的高效協(xié)同，將能拓展出一系列新型的復(fù)合催化劑，通過(guò)抑制高耗能的水煤氣變換反應(yīng)，大幅度降低二氧化碳排放，顯著提高碳原子利用效率，有望實(shí)現(xiàn)合成氣高效、經(jīng)濟(jì)制取烯烴、芳烴、汽油、航油等各種高附加值產(chǎn)品。
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