武漢大學開年Science:合成氣催化轉化取得重大突破

【引言】

合成氣是一氧化碳和氫氣的混合物，其可以利用生物質、天然氣等非石油來源通過費托合成法實現化學品轉化生產。盡管已經有大量的研究致力于發展合成氣選擇性轉化烯烴的應用，但依然還是有大約50%的一氧化碳轉變成了一碳分子副產物（如二氧化碳和甲烷）。

【成果簡介】

針對這一問題，武漢大學的定明月（通訊作者）團隊設計合成了一種具有優異疏水性能的FeMn@Si催化劑，能夠有效阻止二氧化碳和甲烷的形成。費托合成過程中會產生水，因此在這一新型催化劑中，研究人員設計了疏水的外殼層從而保護碳化鐵內核不受水的氧化作用，同時也能縮短水分子在催化劑表面的停留，限制了水相關的副反應出現。此外，錳到鐵原子的電子轉移能夠大幅提升烯烴產率并抑制甲烷的形成。實驗表明，催化劑能夠抑制二氧化碳和甲烷的選擇性不高于22.5%，同時在一氧化碳轉化率為56.1%的水平上還能提高烯烴產率至36.6%。這一研究為新型催化劑的設計提供了嶄新的策略和思路。2021年02月05日，相關成果以題為“A hydrophobic FeMn@Si catalyst increases olefins from syngas by suppressing C1 by-products”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 合成氣轉化烯烴的催化性能

圖2 Fe@Si以及Fe@Si-c催化劑的結構表征

圖3 相成分比較

圖4 疏水改性對催化劑性能的影響

文獻鏈接：A hydrophobic FeMn@Si catalyst increases olefins from syngas by suppressing C1 by-products（Science, 2021, DOI: 10.1126/science. abb3649）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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