合成气制高碳含氧化合物突破选择性挑战

中化新网讯 合成气直接转化制高级含氧化合物面临诸多挑战,难以同时实现温和反应条件下高的CO转化率、优异的醇类高级含氧化合物(ROH)选择性和较低的C1(CO₂、CH₄等)副产物。日前,中科院山西煤炭化学研究所房克功和怀柔实验室山西研究院孙予罕合作团队开发出了CuxPd1/SiO|CoMn多功能催化剂,通过精确控制活性位点的空间排布和中间体的迁移路径,成功克服了这一根本性挑战,其中制备优化的Cu28Pd1/SiO|CoMn催化剂在温和反应条件实现CO单程转化率27.3%,ROH的摩尔选择性44.4%, C2+以上高碳醇含量在95.4%,CO和CH选择性分别降低至6.4%和5.7%。

 

640.png

图催化剂的结构表征

将合成气直接转化为醇类高级含氧化合物(C+OH,醇或醛)具有重要的市场价值,然而该反应网络极其复杂,涉及H/CO活化、C-C耦合和水煤气变换反应等,面临诸多技术挑战,难以同时实现温和反应条件下高的CO转化率、优异的醇类高级含氧化合物(ROH)选择性和较低的C1(CO、CH等)副产物。采取双活性位催化剂设计、串联催化剂,尽管在一定程度上提高了ROH的选择性,但依然存在温和反应条件下CO转化率低和大量C1副产物的弊端,需要要进一步开发温和反应条件下优异活性和ROH选择性及高碳效的新型合成气制高级醇类含氧化合物催化剂。

团队开发合成的CuxPd1/SiO|CoMn多功能催化剂,通过氢溢流介导的空间解耦过程,实现了高CO转化率和ROH选择以及低C1副产物生成的优异反应性能,催化剂PdCu单原子合金和Co0-CoC双活性位点结构。 PdCu单原子合金的氢溢流效应,促进H2的活化及CO₂加氢产物的生成,提高了CO的转化率和ROH选择性,抑制CO和CH₄的生成,提高C5+以上醇含量。

据了解,这次研发新进展明确了合成气直接制醇类高级含氧化合物的催化作用机制,中科院山西煤炭化学研究所房克功研究员介绍,在反应过程中PdCu单原子合金产生的CHxO*(含氧碳氢基团)表面物种迁移至Co0-CoC界面, 并与其表面丰富的CHx*(碳氢活性基团物种)耦合,经进一步加氢生成C+醇类高级含氧化合物。研究明确提出在该类催化剂表面,合成气转化反应网络中同时存在CO*/CHxO*(含氧碳氢基团)两种插入机理,并且CHxO*的插入能垒更低,从而有力促进了醇类高级含氧化合物的选控合成,并进一步抑制C1副产物的生成。

 

 


相关推荐

国家重点研发计划“污泥-低阶煤协同热解与秸秆水解耦合技术及装备”项目召开汇报与交流会

2月1日至2月3日,由上海电气集团国控环球工程有限公司牵头的“十四五”国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项“污泥-低阶煤协同热解与秸秆水解耦合技术及装备”项目2025年度进展汇报与交流会...

2026-02-09     山西能源和化工

向万米深地“要”油气——记科技进步特等奖万米级特深井钻井液技术

  我国常规油气资源日渐枯竭,丰富的深层超深层油气成为增储上产的主阵地。然而一深带万难,向地下钻探,看不见摸不着,每前进一米,都是在探索未知。中国工程院院士、中国石油国家卓越工程师学院院长、油气钻完井...

2026-02-09     中国化工报

2025山东省十大科技创新成果发布

  近日,2025年度山东省十大科技创新成果在济南发布,万华化学集团研发的高性能柠檬醛、山东道恩高分子材料股份有限公司主导研发的高端轮胎阻隔材料等成果上榜。

2026-02-09     中国化工报

天业汇合技改根治设备积料顽疾

  中化新网讯近日,新疆天业汇合新材料有限公司检测中心的一项小技改根治了原料煤采制样机积料顽疾。

2026-02-09     中国化工报

当污染物遇上“黑科技”——记第五届美团青山科技奖环境修复守护者   

  你或许难以想象,汽车尾气排放的氮氧化物能转化为滋养庄稼的肥料?浑浊发黑的重金属废水也能“淘”出真金白银?令人头疼的白色塑料污染,其解药藏在曾经“臭名昭著”的硫元素里?  这听上去如魔法般的转变,...

2026-02-09     中国化工报

连续流技术:加速落地,重塑制造范式

  在1月30至31日举办的2026连续流动化学工艺开发及绿色工艺新技术装备应用论坛暨催化合成技术交流研讨会上,与会专家指出,连续流技术可以重塑化工制造范式,推动行业绿色转型,要尽快其落地应用。  ....

2026-02-09     中国化工报