北京
▲團隊提出溫和條件下費托合成制低碳烯烴的新策略
我國能源結構特點是“富煤、貧油、少氣”，發(fā)展以合成氣為中間體的轉化技術，對保障能源安全和推動化工原料多元化具有重要意義。
近日，中國科學院大連化學物理研究所科研團隊在合成氣制低碳烯烴方面取得重要進展，團隊提出了一種基于費托合成體系的催化新策略，實現了合成氣在溫和條件下（250–260℃，0.1MPa）向低碳烯烴的高效轉化。
01
傳統(tǒng)技術瓶頸
費托合成，是以合成氣（一氧化碳和氫氣）為原料，制備燃料和化學品的重要工業(yè)過程，在煤炭資源豐富的國家具有重要應用價值。
傳統(tǒng)費托合成制烯烴過程，通常需要在300°C以上、壓力大于2MPa的條件下運行，能耗和成本相對較高。
在相對溫和的條件下，反應體系普遍存在轉化率與低碳烯烴選擇性相互制約的矛盾，即隨著轉化率的提高，低碳烯烴選擇性往往顯著下降，這使得在高轉化率（>60%）條件下實現低碳烯烴的高選擇性面臨挑戰(zhàn)。
02
新策略破難題
科研團隊從反應本征機理出發(fā)，發(fā)現引入特定親水羥基助劑能夠對一氧化碳活化產生積極影響，為理解和調控合成氣轉化反應提供了新的視角。
研究發(fā)現，在鈉-鈷-錳催化體系中引入特定羥基助劑，可構建富含表面羥基的反應界面，進而誘導形成具有低對稱性三斜相結構的鈷錳復合氧化物新催化位點，提升一氧化碳的活化效率。
研究結果顯示，在250–260℃、0.1MPa的相對溫和條件下，該催化體系在較寬氫碳比范圍內一氧化碳轉化率可達80%，低碳烯烴選擇性可達60%，總烯烴選擇性超過80%。
▲羥基改性策略誘導形成三斜相結構鈷錳復合氧化物，實現溫和條件下費托合成制低碳烯烴
03
前景可期
結構表征與機理研究表明，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)同關系。
該研究為理解一氧化碳/二氧化碳催化轉化過程中多相活性結構的動態(tài)演化提供了新的實驗依據。
未來，團隊將圍繞羥基助劑調控一氧化碳/二氧化碳催化轉化體系的構筑方式、活性位結構演化及反應過程優(yōu)化等關鍵問題，持續(xù)推進相關基礎研究與應用探索，為我國煤炭清潔高效利用和低碳化工過程發(fā)展提供有利技術支撐。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10204-4
來源：中國科學院大連化學物理研究所
責任編輯：曹旸
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