中國科學院大連化學物理研究所5月19日發布消息稱，近日，該所研究團隊揭示合成氣直接轉化領域長期存在的“高轉化率和高選擇性難以兼顧”瓶頸的科學根源，創新催化劑，在國際上首次實現低碳烯烴選擇性和一氧化碳單程轉化率同時超過80%，低碳烯烴單程收率達48%，遠超目前國際最高水平27%。
化學工業中，85%以上的過程都依賴于催化劑來加速反應速率。但在大多數情況下，決定催化反應效率的兩個重要參數——反應物的轉化率和目標產物的選擇性往往相互糾纏，就像“蹺蹺板”一樣，轉化率提高了，選擇性就降低，此消彼長，無法同時兼顧。如何解開這種“糾纏”，打破“蹺蹺板”效應是催化研究工作者一直努力的方向。
在研究煤基合成氣（一氧化碳和氫氣的混合氣）直接轉化為低碳烯烴過程中，中國科學院大連化學物理研究所焦峰博士、潘秀蓮研究員和包信和院士研究團隊于2016年創制了一種氧化物和分子篩復合的催化體系(OXZEO)，在國際上首次實現了一氧化碳轉化率為17%時，低碳烯烴的選擇性高達80%，從而突破了百年來經典費托合成低碳烴選擇性難以逾越的58%理論極限。隨后，研究所與企業合作，創制了OXZEO?-TO催化劑，并于2020年在工廠完成了年產低碳烯烴1000噸的工業性試驗，驗證了這一過程在科學原理上的正確性和工藝過程的可行性。
在此基礎上，該團隊又歷經六年多深入研究和大量實驗，研究組創造性地研制了金屬鍺離子同晶取代的微孔分子篩（GeAPO-18）。在優化的反應條件下，該催化劑在保持低碳烯烴選擇性大于80%（最高為83%）的條件下，一氧化碳的單程轉化率達到85%，實現了低碳烯烴收率達48%的國際最好水平，超過了第一代OXZEO催化劑的一倍以上。
“這種通過活性中心分離，以及分子篩孔道和酸性位結構特性調控優化反應中間體傳輸與反應動力學，打破催化反應‘蹺蹺板’效應的概念，對類似雙功能催化體系應該具有普適性，必將會從基礎上推動分子篩催化研究領域的進一步發展” 潘秀蓮研究員說道，“下一步我們要努力發展面向工業過程的新一代OXZEO催化劑，加速工業化應用的進程”。
包信和院士也提出了更高目標，“未來進一步與可再生能源制備的綠氫相結合，發展出我國獨創的低耗水、低碳排放的新型煤化工體系，以此助力保障國家的能源、資源安全和“雙碳”目標的實現。”
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