尋找替代原油的新方法和新技術(shù)一直是科學(xué)家追求的事業(yè)。日本富山大學(xué)教授椿范立團(tuán)隊(duì)和廈門大學(xué)教授王野團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在費(fèi)托合成催化劑研究方面取得了創(chuàng)新性成果，為直接合成不同類型的液體燃料提供了一種簡單有效的方法。近日，該成果發(fā)表于《自然—催化》。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)汽油、航空煤油、柴油等液體燃料的需求越來越大，而國內(nèi)石油資源匱乏，原油的對(duì)外依存度已超過60%.

“合成氣（一氧化碳加氫氣）可以由煤等非石油碳資源獲得。”王野告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，該研究的目的就是發(fā)展煤基合成氣直接制備汽油、航煤和柴油的新方法和新技術(shù)。

費(fèi)托合成是以合成氣為原料，在催化劑和適當(dāng)條件下合成液態(tài)的烴或碳?xì)浠衔锏墓に囘^程。然而，傳統(tǒng)合成氣制液體燃料的費(fèi)托合成技術(shù)，其所獲得的產(chǎn)物分布寬且難以控制。因特定餾分的液體燃料的選擇性低，需要對(duì)費(fèi)托產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的加氫精制后處理。

“該研究通過設(shè)計(jì)雙功能催化劑，解決傳統(tǒng)費(fèi)托合成中產(chǎn)物選擇性難以調(diào)控的問題?！蓖跻罢f。

兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在費(fèi)托合成產(chǎn)物選擇性調(diào)控方面有很好的研究基礎(chǔ)。王野團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)利用具有介孔結(jié)構(gòu)的沸石分子篩可以顯著提高特定餾分液體燃料的選擇性。椿范立團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)由微孔沸石分子篩包裹的膠囊結(jié)構(gòu)費(fèi)托合成催化劑具有突出的汽油選擇性。

在此基礎(chǔ)上，他們以Y型分子篩作為載體，負(fù)載鈷納米顆粒，成功構(gòu)建了雙功能催化劑，用于提高費(fèi)托合成液體燃料的選擇性，成功地實(shí)現(xiàn)了通過調(diào)變介孔Y型分子篩的酸性和孔結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)物選擇性的調(diào)控，對(duì)于汽油、航煤和柴油餾分選擇性分別達(dá)到74%、72%和58%.

與傳統(tǒng)技術(shù)只適用于投資成本較大的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)相比，該研究可以省去加氫精制而直接以高選擇性獲得相應(yīng)的液體燃料，且分離過程更簡化，從而大幅度節(jié)省成本、降低能耗，適用于分散的煤田和氣田且投資成本較低的中小規(guī)模的液體燃料生產(chǎn)。

“該方法有望發(fā)展成為新一代煤制油催化劑技術(shù)?！蓖跻氨硎荆瑥幕A(chǔ)研究的角度考慮，未來還需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)催化劑，提高特定產(chǎn)物的選擇性，使產(chǎn)物分布更為集中，特別是降低包括甲烷在內(nèi)的低碳烷烴選擇性。此外，雙功能催化劑的長期穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證?！半p功能催化劑的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)已經(jīng)基本成熟，走向產(chǎn)業(yè)化還需要中試以及解決相應(yīng)的工程技術(shù)問題?！?/p>

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