中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)出：銅-碳化鐵界面型催化劑

記者5月12日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授曾杰研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種銅-碳化鐵界面型催化劑，實(shí)現(xiàn)了常壓條件下二氧化碳加氫高選擇性制備長(zhǎng)鏈烯烴。相關(guān)成果日前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》。

長(zhǎng)鏈烯烴在精細(xì)化工領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，例如用于合成洗滌劑、高辛烷值汽油、潤(rùn)滑油、農(nóng)藥、增塑劑生產(chǎn)等。目前，工業(yè)合成長(zhǎng)鏈烯烴的普遍方法是基于乙烯的齊聚反應(yīng)，而乙烯主要來(lái)自石油資源。與之相比，利用可再生能源電解水制氫，再與二氧化碳反應(yīng)直接制備長(zhǎng)鏈烯烴，則會(huì)產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。

目前，二氧化碳加氫制備長(zhǎng)鏈烯烴多在高壓反應(yīng)條件下進(jìn)行。根據(jù)勒夏特列原理，常壓不利于長(zhǎng)鏈烯烴的形成。因此，實(shí)現(xiàn)二氧化碳常壓加氫制備長(zhǎng)鏈烯烴仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。“電解制氫裝置在常壓條件下就可以工作，相應(yīng)地，我們就需要開發(fā)出同樣能夠在常壓條件下進(jìn)行二氧化碳加氫制長(zhǎng)鏈烯烴的技術(shù)，以匹配電解產(chǎn)生的常壓氫氣，從而進(jìn)行靈活的分布式串聯(lián)生產(chǎn)。”曾杰介紹。

二氧化碳加氫制備烯烴主要通過(guò)甲醇中間體和一氧化碳中間體路徑。由于低壓既不利于甲醇合成反應(yīng)也不利于甲醇制烴反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)選擇了一氧化碳中間體路徑，在常壓下設(shè)計(jì)出合適的費(fèi)托合成活性位點(diǎn)，制備了具有銅-碳化鐵界面在常壓下工作的銅-鐵催化劑。對(duì)比于傳統(tǒng)鐵基催化劑，該催化劑對(duì)一氧化碳和甲烷的選擇性更低，對(duì)長(zhǎng)鏈烯烴的選擇性更高。正是由于這種特殊的碳鏈增長(zhǎng)方式，使得該催化劑在常壓條件下對(duì)長(zhǎng)鏈烯烴的選擇性高達(dá)66.9%，甚至跟現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的高壓反應(yīng)條件下世界紀(jì)錄值(66.8%)相當(dāng)。這項(xiàng)研究結(jié)果揭示了二氧化碳加氫反應(yīng)過(guò)程中的碳碳鍵偶聯(lián)機(jī)制，也為二氧化碳加氫制長(zhǎng)鏈烯烴催化劑的設(shè)計(jì)提供了思路。(記者 陳婉婉)

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