烯烃是重要的高附加值化工原料,其产业发展水平和市场供需平衡情况直接影响着石化工业的发展水平和产业规模。为缓解对石油资源的依赖,国内外研究主要以非石油路线为主,利用煤炭、天然气直接或间接制备烯烃。由煤或天然气经合成气制取甲醇,通过甲醇制取乙烯、丙烯的技术已实现商业化。但是,催化领域科学家们一直致力于研究合成气直接高选择性合成烯烃,减少反应步骤,进一步降低能耗。
在国家重点研发计划纳米科技重点专项项目“资源小分子高效转化的纳米催化关键技术及工业示范”的支持下,中国科学院上海高等研究院研制出一种全新的催化剂,在温和的反应条件下(250 oC,常压-低压)实现了合成气高选择性直接制取烯烃,烯烃选择性高达80%以上。通过深入的构效关系研究并结合DFT理论计算,确定活性位结构是暴露面为{101}和{020}的Co2C纳米平行六面体,呈现出完全不同于传统费托活性相的催化性能。相关研究成果在《Nature》杂志(Nature 538,84-87)上发表。
该技术路线具有广泛的工业应用前景,中科院上海高研院已与山西潞安集团等企业达成协议,在催化剂放大制备、反应器设计及工艺过程开发等方面共同合作,尽快实现工业示范和产业化,为我国煤化工产业的转型升级提供技术支撑。