大连化物所《自然》发文：合成气制低碳烯烃新策略

近期，我国中国科学院大连化学物理研究所的孙剑研究员与葛庆杰研究员领衔的研究团队，在合成气制低碳烯烃的关键领域取得了显著突破。该团队创新性地提出了一种基于费托合成技术的催化新方法，成功实现了在温和反应条件下，将合成气高效转化为低碳烯烃。这一研究成果已于北京时间4月1日，在国际顶级学术期刊《自然》上发表，引起了广泛关注。

费托合成技术，作为一种以合成气(主要成分为一氧化碳和氢气)为原料，用于生产燃料和化学品的关键工业方法，在我国能源结构中扮演着至关重要的角色。鉴于我国能源资源分布的特点——“富煤、贫油、少气”，积极发展以合成气为中间体的转化技术，对于确保国家能源安全以及促进化工原料的多元化发展具有深远意义。 在传统的费托合成过程中，生产烯烃等化学品通常需要在超过300摄氏度的高温和大于2兆帕的压力下进行，这不仅导致能耗和成本较高，而且存在一定的局限性。具体来说，反应体系中普遍存在转化率与低碳烯烃选择性之间的矛盾，即当转化率提升时，低碳烯烃的选择性往往会显著降低，这对产品的质量和生产效率产生了一定的影响。因此，改进费托合成技术，提高其转化率和选择性，对于降低生产成本、提升产品竞争力具有重要意义。

为解决上述问题，科研团队经研究发现，在钠-钴-锰催化体系中引入特定羟基助剂，可以构建富含表面羟基的反应界面，提升一氧化碳的活化效率。在250至260摄氏度、0.1兆帕的温和条件下，该催化体系可实现80%的一氧化碳转化率、60%的低碳烯烃选择性和超过80%的总烯烃选择性，并适用于较宽的氢碳比范围。结构表征与机理研究表明，羟基助剂能够抑制催化剂的过度还原和碳化，从源头上改善一氧化碳活化过程，为理解和调控合成气转化反应提供了新的视角。

展望未来，我们的团队将致力于深入研究羟基助剂在调控一氧化碳与二氧化碳催化转化体系中的应用，重点关注其构筑方式、催化剂活性中心的微观结构演化以及反应过程的优化策略。我们将不断推进相关基础理论研究，并积极探索其在实际应用中的可能性，以期为我国煤炭资源的清洁高效利用以及低碳化工技术的发展提供强有力的技术支持与保障。