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二氧化碳加氢制高碳烯烃与航煤馏分研究获进展

2026/04/29

文章导读
你是致力于二氧化碳加氢制航煤的工程师,却被现有催化剂链增长弱、C4+选择低卡住;大多数方案只能产C2?C3。最新研究用K、Al共修饰的FeAlK铁基催化剂,在330?°C、2?MPa、20000?mL/gcat/h条件下实现C5+时空收率453.7?mg/gcat/h,原位表征证实χ?Fe5C2/Fe3O4动态界面是关键,800?h保持高效。若这套高产率、长寿命体系落地,能否一次性突破你的碳中和航空燃料产能瓶颈?
— 内容由好学术AI分析文章内容生成,仅供参考。

烯烃被认为是化学工业中的关键基础原料。高碳烯烃可作为较多高附加值化学品的理想化学中间体。重要的是,喷气燃料范围的烯烃可进一步加工用于生产可持续航空燃料。然而,现有催化体系链增长能力弱,高碳产物选择性较低。

前期,中国科学院上海高等研究院团队,阐明了ZnFe2O4/χ-Fe5C2与ZnO/χ-Fe5C2界面上实现CO2加氢制C2+醇/烯的反应机制,精准调控了铁物种物相、助剂/碳化铁界面位点数目与电子性质、CO2与H2活化能力,构建了高性能的CO2加氢制C4+烯烃催化新体系。

近期,研究团队构筑了K和Al共修饰的铁基催化剂,并原位构建了χ-Fe5C2/Fe3O4界面,用于二氧化碳加氢制取重质烯烃。在反应条件为330 °C、2.0 MPa和20000 mL/gcat/h下,K负载量为8%的FeAlK催化剂上C5+=的时空收率达453.7 mg/gcat/h。

研究利用原位X射线衍射、X射线吸收光谱、X射线光电子能谱和57Fe M?ssbauer谱等表征手段,阐明了FeAlK催化剂的动态结构演化过程。同时,原位漫反射红外傅里叶变换光谱、H2/D2同位素交换、C3H6和CO脉冲探针实验揭示了反应机理及催化剂的结构-性能关系。最优的χ-Fe5C2/Fe3O4界面和丰富的体相χ-Fe5C2物种是实现高效二氧化碳加氢制高碳烯烃的关键。此外,FeAlK催化剂在800小时测试中表现出较高的稳定性,展示了其在CO2加氢制重质烯烃方面的工业应用前景。

这一研究为开发具有动态结构演化的铁基催化剂、高效制备高碳烯烃与航煤馏分产物,提供了简便策略。

相关研究成果发表在ACS Catalysis上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

二氧化碳加氢制高碳烯烃与航煤馏分研究获进展

FeAlK催化剂CO2加氢反应性能、多谱学表征及反应路径示意图


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