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2021-01-26
CO2加氫制備高附加值化學品或液體燃料對節(jié)能減排和碳資源的循環(huán)利用具有重要意義，CO2催化加氫是其轉化的有效途徑之一，因而受到廣泛關注。近年來，中國科學院山西煤炭化學研究所902課題組針對CO2加氫的研究現狀，重點開展了CO2加氫制甲醇、芳烴、異構烷烴及高品質汽油等方面的研究工作，取得了一系列進展，相關研究成果發(fā)表在ACS Catalysis、Journal of Catalysis 、Chemical Communications、Catalysis Science & Technology、ChemCatChem等期刊上。
目前，Cu基催化劑上強的逆水煤氣變換反應導致甲醇選擇性偏低，科研人員采用蒸汽相法和超聲浸漬法對傳統(tǒng)共沉淀法制備的Cu/ZnO/ZrO2催化劑改性處理，實現了CO2加氫高選擇性甲醇的定向合成，甲醇的選擇性高達97%以上，為發(fā)展CO2加氫合成甲醇高效催化劑的設計及制備提供了新思路（ChemCatChem, 2019, 11, 1448–1457; Journal of Catalysis , 2020, 389, 47–59），并申請國家發(fā)明專利1項。此外，課題組在CO2加氫制芳烴方面取得進展，ZnCrOx/HZSM-5混合催化劑上CO2加氫制芳烴時，C5+烴中芳烴可達81%（Chemical Communications, 2019, 55, 973–976）。
基于早期在CO2加氫制異構烷烴方面研究工作的積累，科研人員根據CO2加氫制烴多步串聯反應的特點，采用簡單的制備方法將HZSM-5分子篩均勻包覆于Fe-Zn-Zr金屬氧化物表面,制備出核殼結構催化劑，通過強化分子篩的空間限域控制中間產物的轉化，實現了異構烷烴及高品質汽油的選擇性合成（Chemical Communications, 2016, 52, 7352–7355; Catalysis Science & Technology, 2019, 9, 5401–5412），并獲授權國家發(fā)明專利1項。在此基礎上，通過對復合金屬氧化物進行高溫水熱處理（如圖），實現了CO2加氫到高品質汽油的選擇性轉化，汽油烴中異構烷烴的選擇性高達93%以上，同時可將副產物CO抑制到24%。
相關研究成果以封面文章形式在線發(fā)表在ACS Catalysis上。研究工作得到國家自然科學基金、山西省煤基重點科技攻關項目及山西省青年科學基金的支持。
山西煤化所在CO2加氫轉化研究中取得進展
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