武汉大学开年Science:合成气催化转化取得重大突破

【引言】

合成气是一氧化碳和氢气的混合物，其可以利用生物质、天然气等非石油来源通过费托合成法实现化学品转化生产。尽管已经有大量的研究致力于发展合成气选择性转化烯烃的应用，但依然还是有大约50%的一氧化碳转变成了一碳分子副产物（如二氧化碳和甲烷）。

【成果简介】

针对这一问题，武汉大学的定明月（通讯作者）团队设计合成了一种具有优异疏水性能的FeMn@Si催化剂，能够有效阻止二氧化碳和甲烷的形成。费托合成过程中会产生水，因此在这一新型催化剂中，研究人员设计了疏水的外壳层从而保护碳化铁内核不受水的氧化作用，同时也能缩短水分子在催化剂表面的停留，限制了水相关的副反应出现。此外，锰到铁原子的电子转移能够大幅提升烯烃产率并抑制甲烷的形成。实验表明，催化剂能够抑制二氧化碳和甲烷的选择性不高于22.5%，同时在一氧化碳转化率为56.1%的水平上还能提高烯烃产率至36.6%。这一研究为新型催化剂的设计提供了崭新的策略和思路。2021年02月05日，相关成果以题为“A hydrophobic FeMn@Si catalyst increases olefins from syngas by suppressing C1 by-products”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 合成气转化烯烃的催化性能

图2 Fe@Si以及Fe@Si-c催化剂的结构表征

图3 相成分比较

图4 疏水改性对催化剂性能的影响

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

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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