浙大团队研发出新型催化剂 提升煤制备化学品效率

　　发展低温、高效的催化剂对于煤炭清洁生产大宗化学品具有重要意义。

　　浙江大学化学工程与生物工程学院团队研发出一种新型催化体系，可令煤制烯烃的效率大幅提升。7月22日，该项成果发表于《科学》杂志。

　　研究团队资料图 浙江大学 供图

　　费托合成是以合成气（一氧化碳和氢气的混合气体，主要来源于煤炭，生物质的气化）为原料，在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程。

　　由费托合成过程获得烯烃产品（FTO）也是煤制烯烃的重要手段。浙江大学化学工程与生物工程学院肖丰收教授、王亮研究员团队与中国科学院精密测量科学与技术创新研究院郑安民研究员团队合作，在研究FTO过程中发现，关键反应物种的扩散对该过程的重要影响——在一氧化碳加氢过程中生成的少量水，会吸附在催化剂表面，抑制一氧化碳和氢气分子的吸附与转化，该问题在低温反应过程中更为明显。

　　“也就是说，在一定温度环境下（300℃—450℃），使用催化剂以合成气为原料制备烯烃，是一种被广泛应用的生产工艺。这一反应过程中往往会产生一定量的水，影响催化剂性能。”肖丰收介绍。

　　相关化学反应示意图 科研团队供图

　　为解决这一问题，团队通过将一种疏水助剂“聚二乙烯基苯”与经典钴基催化剂物理混合，在250℃条件下，将一氧化碳转化率从32.2%提升至63.5%，实现了催化性能的大幅提升。

　　肖丰收说：“这个想法也很简单，我们通过催化剂和助剂物理混合的方式，在催化剂表面构筑特定的微观环境，同时促进产物的脱附和抑制其再吸附，推动反应进行。”

　　据了解，团队采用的“聚二乙烯基苯”具有超疏水的表面。当催化剂中混入材料后，反应产物水就会迅速脱附和扩散，为催化剂持续高效工作提供了有利条件。“我们把原来被水遮挡的活性位点释放出来，催化反应就可以持续推进。”王亮说。

　　对于未来的应用，肖丰收说，这种物理混合的新型催化体系，不需要改造现有工业反应路线，就能够高效率地应用于生产实践，让煤炭发挥更大的作用。