研究背景
通过费托合成将合成气（CO+H2）转化为烯烃（FTS），是从生物质、天然气等非石油原料出发制备化学品的重要途径，具有重要的工业应用价值。近年来，该领域屡屡获得突破，使合成气转化成为催化领域非常重要且活跃的研究方向。对于合成气制烯烃而言，一个非常重要的挑战在于：~50%的CO会转化为C1副产物（CO2和CH4），使得整个反应的碳原子的利用率太低，难以满足原子经济性要求，同时也增加了分离成本。
那么，为什么会有C1副产物生成呢？1.
合成气制烯烃过程中会产生水，在高温下，水和CO共存不可避免地让CO转化为CO2（水汽变化WGS反应）；
2.
铁基FTS催化剂在合成气制烯烃过程中通常会产生大量CH4.
相关内容推荐：合成气直接制烯烃：何处是春天?
本文亮点
针对以上问题，武汉大学定明月教授团队设计了一种疏水的FeMn@Si核壳结构催化剂，有效地阻止了合成气制烯烃过程中CO2和CH4副产物的生成。1）该催化剂以Mn掺杂的Fe纳米颗粒为活性组分，通过在其外面包覆一层疏水的无定形二氧化硅，使得碳化铁活性中心免受反应中生成的水的氧化，并缩短了水在催化剂表面的停留时间，从而抑制了与水有关的副反应（WGS）。2）Mn和Fe之间的电子相互作用提高了烯烃的收率，抑制了甲烷的生成。3）这种多功能催化剂将CO2和CH4的总选择性抑制在22.5％以下，并且在56.1％的CO转化率下烯烃单程收率高达36.6％。
相关工作发表在最新一期Science上，University of Groningen Nijenborgh的Jingxiu Xie对本工作进行了评述(DOI: 10.1126/science.abg1750)。
首页
