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我国学者在合成气直接制烯烃领域取得进展

2021-09-19    点击:

图1:合成气在疏水性FeMn@Si催化剂上高选择性制取烯烃

在国家自然科学基金项目(批准号:51861145102、21978225)的资助下,武汉大学动力与机械学院、工业科学研究院定明月教授团队在合成气直接制烯烃领域取得进展。研究成果以“一种通过抑制C1副产物促进合成气制烯烃的疏水性FeMn@Si催化剂(A hydrophobic FeMn@Si catalyst increases olefins from syngas by suppressing C1 by-products)”为题,于2021-09-19在《科学》(Science)上在线发表。论文链接:https://science.sciencemag.org/content/371/6529/610

通过费托合成将合成气(CO+H2)转化为烯烃(FTS),是从生物质、天然气等非石油原料出发制备化学品的重要途径,具有重要的工业应用价值。于合成气制烯烃而言,一个非常重要的挑战在于,在费托合成过程中约50%一氧化碳转化成了二氧化碳(约40%)和甲烷等C1副产物,碳原子利用效率低下,严重降低了能源效益和经济效益。如何高效降低CO2、CH4等C1副产物生成,提高特定烃类产品的选择性在国际能源化工界一直是一个巨大的挑战。

该团队创造性发展了一种新型疏水性FeMn@Si催化剂,在工业反应条件下(320 ℃和 2-3 MPa),实现了合成气高选择性直接制取烯烃,二氧化碳和甲烷等C1副产物显著降低到22.5%以下,并且在56.1%的CO转化率下烯烃单程收率高达36.6%。

该研究工作展示了核层碳化铁活性相与壳层疏水基团的高效协同,将能拓展出一系列新型的复合催化剂,通过抑制高耗能的水煤气变换反应,大幅度降低二氧化碳排放,显著提高碳原子利用效率,有望实现合成气高效、经济制取烯烃、芳烃、汽油、航油等各种高附加值产品。

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