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鱼和熊掌也可以兼得 中国科学家创造了新的双功能催化剂

科技日报记者 陆成宽。鱼和也

鱼和熊掌也可以兼得!熊掌5月19日,兼得家创剂《科学》发表了煤经合成气直接转化制烯烃的中国造新最新成果。在大量实验的科学基础上,中国科学院大连化学研究所焦峰博士、催化潘秀莲研究员、鱼和也包信和院士的熊掌研究团队创造了一种新型的双功能催化剂。在低碳烯烃选择性大于80%的兼得家创剂情况下,一氧化碳单程转化率达到85%,中国造新低碳烯烃收率达到48%。科学该研究结果解决了高活性和高选择性的催化问题。

在化学工业中,鱼和也超过85%的熊掌过程依赖催化剂来加速反应速率。然而,兼得家创剂在大多数情况下,决定催化反应效率的两个重要参数——反应物的转化率和目标产品的选择性往往相互纠缠。就像“跷跷板”一样,转化率提高,选择性降低,不能同时考虑。

“如何解决这一问题,解决跷跷板效应,实现更准确、更高效的催化,是催化基础科学和应用研究的重要挑战,也是催化研究人员一直在努力的方向。潘秀莲说。

此前,研究团队成功分离了两个活性中心:反应物活化和产品生成。当世界上第一次实现一氧化碳转化率为17%时,低碳烯烃的选择性高达80%,突破了百年来经典费托合成低碳烃选择性不可逾越的58%理论极限。

2016年《科学》发表后,这一结果引起了同行的高度关注和好评,研究所立即与企业合作,创造了OXZEO®-TO催化剂于2020年在工厂完成了年产1000吨低碳烯烃的工业试验,验证了该工艺在科学原理上的正确性和可行性。

为了进一步了解和理解创新反应的机制,提高催化反应的效率,研究人员与中国科技大学的研究团队进行了系统和深入的基础研究和理论分析。

他们发现,在大量实验的基础上,成功创造了新的催化剂——金属锗离子同晶取代分子筛与金属氧化物耦合的双功能催化剂,解决了过去高活性、高选择性无法同时实现的技术挑战。

本研究解决了催化反应中转化率和选择性的问题。”对于类似的双功能催化系统,它必将在此基础上促进分子筛催化研究领域的进一步发展。潘秀莲说:“下一步,我们将努力发展面向工业过程的新一代OXZEO催化剂,加快工业化应用的进程。”。

包信和还提出了更高的目标。他说:“未来,我们将结合可再生能源制备的绿氢,发展中国原有的低耗水、低碳排放的新型煤化工体系,帮助确保国家能源、资源安全和实现“双碳”目标。”。

(中国科学院大连化物供图)。

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