中新網(wǎng)北京4月1日電 (記者 孫自法)作為關(guān)鍵的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，包括乙烯、丙烯、丁烯等在內(nèi)的低碳烯烴，如何由合成氣(一氧化碳和氫氣)直接高效制成，在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界長期以來廣受關(guān)注。

　　記者從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(大連化物所)獲悉，該所孫劍研究員和葛慶杰研究員團(tuán)隊(duì)最近在合成氣制低碳烯烴方面取得重要進(jìn)展，他們研究提出一種基于費(fèi)托合成體系的催化新策略，實(shí)現(xiàn)了合成氣在溫和條件下(溫度為250至260攝氏度，壓力為0.1兆帕)向低碳烯烴的高效轉(zhuǎn)化。

　　這項(xiàng)清潔能源領(lǐng)域重要研究進(jìn)展的相關(guān)論文，北京時(shí)間4月1日夜間在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)上線發(fā)表。

　　研究團(tuán)隊(duì)介紹，費(fèi)托合成是以合成氣為原料制備燃料和化學(xué)品的重要工業(yè)過程，在煤炭資源豐富而石油資源相對(duì)不足的國家具有重要應(yīng)用價(jià)值。中國能源結(jié)構(gòu)具有“富煤、貧油、少氣”的特點(diǎn)，發(fā)展以合成氣為中間體的轉(zhuǎn)化技術(shù)，對(duì)保障能源安全和推動(dòng)化工原料多元化具有重要意義。

　　不過，傳統(tǒng)費(fèi)托合成制烯烴過程通常需要溫度在300攝氏度以上、壓力大于2兆帕的條件下運(yùn)行，能耗和成本相對(duì)較高，同時(shí)，目前在溫和條件下，反應(yīng)體系普遍存在轉(zhuǎn)化率與低碳烯烴選擇性之間的權(quán)衡關(guān)系，即隨著轉(zhuǎn)化率的提高，低碳烯烴選擇性往往顯著下降，使得在高轉(zhuǎn)化率(大于60%)條件下實(shí)現(xiàn)低碳烯烴的高選擇性仍面臨挑戰(zhàn)。

　　為破解難題，本項(xiàng)研究從反應(yīng)本征機(jī)理出發(fā)，發(fā)現(xiàn)引入特定親水羥基助劑能夠?qū)σ谎趸蓟罨a(chǎn)生積極影響，從而為理解和調(diào)控合成氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供了新的視角。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在鈉-鈷-錳催化體系中引入特定羥基助劑，可以構(gòu)建富含表面羥基的反應(yīng)界面，誘導(dǎo)形成具有低對(duì)稱性三斜相結(jié)構(gòu)的鈷錳復(fù)合氧化物新催化位點(diǎn)，提升一氧化碳的活化效率。在250至260攝氏度、0.1兆帕的溫和條件下，該催化體系可實(shí)現(xiàn)80%的一氧化碳轉(zhuǎn)化率、60%的低碳烯烴選擇性和超過80%的總烯烴選擇性，并適用于較寬的氫碳比范圍。

　　進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)表征與機(jī)理研究表明，羥基助劑能夠抑制催化劑的過度還原和碳化，穩(wěn)定活性氧化物相，從源頭上優(yōu)化一氧化碳活化與碳-碳偶聯(lián)之間的協(xié)同關(guān)系，并為理解一氧化碳/二氧化碳催化轉(zhuǎn)化過程中多相活性結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演化提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，聚焦羥基助劑調(diào)控一氧化碳/二氧化碳催化轉(zhuǎn)化體系的構(gòu)筑方式、活性位結(jié)構(gòu)演化及反應(yīng)過程優(yōu)化等關(guān)鍵問題，未來將持續(xù)推進(jìn)相關(guān)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索，為中國煤炭清潔高效利用和低碳化工過程發(fā)展提供有力技術(shù)支撐。(完)