顆粒在線(xiàn)訊：近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碳基能源納米材料研究組中科院院士包信和、研究員潘秀蓮、副研究員焦峰團(tuán)隊(duì)，在合成氣催化轉(zhuǎn)化研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了合成氣轉(zhuǎn)化中分子篩動(dòng)態(tài)限域作用，并揭示了其對(duì)產(chǎn)物選擇性的調(diào)控原理。 

　　該團(tuán)隊(duì)于2016年提出金屬氧化物和分子篩耦合的雙功能OXZEO催化劑設(shè)計(jì)概念，實(shí)現(xiàn)了高選擇性地生成C2=-C4=低碳烯烴（Science）。此后，團(tuán)隊(duì)就金屬氧化物和分子篩催化作用原理、雙功能匹配耦合機(jī)制開(kāi)展研究，取得系列進(jìn)展（Angew. Chem. Int. Ed.、Angew. Chem. Int. Ed.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、ACS Energy Lett.）。OXZEO技術(shù)為煤、天然氣、二氧化碳的資源化利用提供了新技術(shù)平臺(tái)，并受到關(guān)注（Chem. Rev.）。此外，該團(tuán)隊(duì)與大連化物所劉中民院士團(tuán)隊(duì)等合作，建成世界首套煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴OXZEO?-TO創(chuàng)新技術(shù)的千噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)裝置，并于2020年9月完成試驗(yàn)。

　　本工作圍繞合成氣轉(zhuǎn)化OXZEO對(duì)產(chǎn)物選擇性的調(diào)控原理，發(fā)現(xiàn)了ZnCrOx-SAPO-17雙功能催化劑在合成氣轉(zhuǎn)化過(guò)程中的誘導(dǎo)期現(xiàn)象；SAPO-17分子篩籠的動(dòng)態(tài)限域作用對(duì)于產(chǎn)物選擇性的調(diào)變作用，使乙烯選擇性從初始的19%增加到44%，而C4+選擇性從39%降低到9%。系列表征結(jié)果表明，分子篩籠對(duì)碳物種具有限域作用，且碳物種隨著反應(yīng)時(shí)間發(fā)生演化，導(dǎo)致有效利用空間減小，從而阻礙分子的擴(kuò)散傳質(zhì)，對(duì)于尺寸相對(duì)較小的C2分子擴(kuò)散影響較小，而尺寸相對(duì)較大的C4分子擴(kuò)散影響較大。此外，有效空間的縮小進(jìn)一步抑制乙烯二次反應(yīng)。因此，誘導(dǎo)期內(nèi)，乙烯和丙烯選擇性逐漸增加；誘導(dǎo)期結(jié)束后，盡管分子篩大部分微孔被占據(jù)（93%），但催化劑并不失活，而是穩(wěn)定運(yùn)行，其中乙丙烯選擇性達(dá)到75%，明顯高于由SAPO-18或者SAPO-34構(gòu)成的雙功能OXZZEO催化劑上的乙丙烯選擇性。這種分子篩動(dòng)態(tài)限域作用具有一定普適性，這些認(rèn)識(shí)對(duì)于未來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)更高效催化劑具有重要的指導(dǎo)作用。 

　　相關(guān)研究成果以Dynamic Confinement of SAPO-17 Cages on the Selectivity Control of Syngas Conversion為題，發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、大連市科技創(chuàng)新基金、遼寧省自然科學(xué)基金等的支持。

大連化物所揭示分子篩動(dòng)態(tài)限域作用對(duì)合成氣轉(zhuǎn)化選擇性的調(diào)控原理