近日，中國科學(xué)院上海高等研究院開發(fā)了一種堿金屬改性Ru基費-托合成催化劑，可實現(xiàn)合成氣高碳利用效率(碳效)直接轉(zhuǎn)化制長鏈α-烯烴，并具有優(yōu)異的催化性能。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然通訊》雜志。

研究表明，該催化劑在45.8%的CO轉(zhuǎn)化率下烯烴選擇性可高達80.1%，同時甲烷和CO2總選擇性小于5%，碳效高。該催化劑可用于寬氫碳比范圍(0.5～5)的合成氣，適用于所有含碳資源(煤、天然氣、生物質(zhì)、固體廢棄物、CO2等)得到的合成氣。所得烯烴集中在C20以內(nèi)，74.5%屬于C5+長鏈α-烯烴。與目前研究的合成氣制烯烴催化體系相比，改性Ru基費-托合成催化劑的催化性能有別于傳統(tǒng)的以飽和烷烴為主的Ru基費-托合成催化劑，其具有較低的C1副產(chǎn)物選擇性，較高的總烯烴選擇性和收率，且烯烴收率高于50%。

該研究團隊通過原位X射線衍射、原位擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)、原位CO吸附的傅里葉變換漫反射紅外光譜、乙烯共進料等表征和試驗，發(fā)現(xiàn)其活性位為零價態(tài)的金屬Ru，堿金屬助劑的添加增強了金屬Ru表面電子云密度，降低Ru表面化學(xué)吸附H物種的反應(yīng)活性，抑制反應(yīng)中間體的加氫和促進烯烴脫附，從而調(diào)控反應(yīng)路徑，實現(xiàn)烯烴的高選擇性。

此外，在接近工業(yè)反應(yīng)條件下，該催化劑采用顆粒狀，其轉(zhuǎn)化頻率可達0.312 s-1，且C1副產(chǎn)物選擇性仍低于5%，穩(wěn)定性較好，表現(xiàn)出優(yōu)異的工業(yè)應(yīng)用前景。

該研究通過催化劑表界面化學(xué)環(huán)境的精準調(diào)變，實現(xiàn)產(chǎn)物選擇性的定向調(diào)控，可為合成氣轉(zhuǎn)化產(chǎn)物選擇性調(diào)控提供新的解決思路。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]