8月16日，科研总院（低碳院）煤基化学品技术团队在二氧化碳催化转化制烯烃/航空燃料领域取得重要研究进展，研究团队发现了催化剂在成型过程中引入载体/粘结剂对活性相结构和反应性能的重要影响机制，为二氧化碳加氢催化体系中金属-载体/粘结剂相互作用的精准调控提供了重要理论依据。相关成果以“Zn-mediated modulation of Fe-Si interactions to achieve a balance between stability and selectivity in CO2 hydrogenation”为题，发表在国际催化领域顶级期刊Chin. J. Catal.（影响因子17.2）。
二氧化碳加氢技术作为一种清洁、可持续的路线，可将其转化为烯烃、可持续航空燃料等高价值产品，成为近年来科研和工业界关注的焦点。然而，开发兼具高活性、高选择性与优异稳定性的催化剂仍存在诸多难题，特别是在近工业实际工况下引入载体/粘结剂时该问题尤为突出。研究团队发现，硅物种能够稳定催化剂中的碳化铁活性相，但较强的金属-载体/粘结剂相互作用使活性相表面呈现缺电子状态，改变一氧化碳中间体的吸附特性，不利于长链产物和烯烃的生成。而锌介导的催化剂可以有效调控相互作用强度，实现催化稳定性和选择性的平衡。在高空速条件下，单程全烯烃收率最高可达0.6 g·gcat-1·h-1，且可稳定运行500小时以上，具备优异的长时稳定性。采用准原位X射线光电子能谱、穆斯堡尔谱、同步辐射X射线吸收谱等多种表征结合密度泛函理论计算系统，解析了催化活性相的演变机制和反应机理。
图为二氧化碳加氢铁基催化剂中的金属-载体/粘结剂相互作用调控
本研究对成型工艺苛刻和长效稳定性要求高的工业级催化剂设计具有指导价值，为开发可面向工业化应用的二氧化碳加氢催化剂提供了新思路。近年来，研究团队在二氧化碳加氢合成烯烃和航空燃料领域持续开展应用基础研究，开发了具有自主知识产权的高导热铁基催化剂，突破了催化剂成型和放大技术，催化剂性能指标达到领先水平。在Chin. J. Catal., ACS Catal., Fuel, ChemCatChem等权威期刊发表论文10余篇，申请/授权发明专利10余项。项目团队将进一步加强绿色燃料合成的技术开发，为集团公司在绿色清洁燃料领域业务拓展和落实“双碳”目标提供科技支撑。
