中化新網(wǎng)訊 合成氣直接轉(zhuǎn)化制高級(jí)含氧化合物面臨諸多挑戰(zhàn)，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫和反應(yīng)條件下高的CO轉(zhuǎn)化率、優(yōu)異的醇類高級(jí)含氧化合物（ROH）選擇性和較低的C1（CO?、CH?等）副產(chǎn)物。日前，中科院山西煤炭化學(xué)研究所房克功和懷柔實(shí)驗(yàn)室山西研究院孫予罕合作團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了CuxPd1/SiO?|CoMn多功能催化劑，通過精確控制活性位點(diǎn)的空間排布和中間體的遷移路徑，成功克服了這一根本性挑戰(zhàn)，其中制備優(yōu)化的Cu28Pd1/SiO?|CoMn催化劑在溫和反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)CO單程轉(zhuǎn)化率27.3%，ROH的摩爾選擇性44.4%， C2+以上高碳醇含量在95.4%，CO?和CH?選擇性分別降低至6.4%和5.7%。

圖催化劑的結(jié)構(gòu)表征

將合成氣直接轉(zhuǎn)化為醇類高級(jí)含氧化合物(C?+OH，醇或醛)具有重要的市場價(jià)值，然而該反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜，涉及H?/CO活化、C-C耦合和水煤氣變換反應(yīng)等，面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫和反應(yīng)條件下高的CO轉(zhuǎn)化率、優(yōu)異的醇類高級(jí)含氧化合物（ROH）選擇性和較低的C1（CO?、CH?等）副產(chǎn)物。采取雙活性位催化劑設(shè)計(jì)、串聯(lián)催化劑，盡管在一定程度上提高了ROH的選擇性，但依然存在溫和反應(yīng)條件下CO轉(zhuǎn)化率低和大量C1副產(chǎn)物的弊端，需要要進(jìn)一步開發(fā)溫和反應(yīng)條件下優(yōu)異活性和ROH選擇性及高碳效的新型合成氣制高級(jí)醇類含氧化合物催化劑。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)合成的CuxPd1/SiO?|CoMn多功能催化劑，通過氫溢流介導(dǎo)的空間解耦過程，實(shí)現(xiàn)了高CO轉(zhuǎn)化率和ROH選擇以及低C1副產(chǎn)物生成的優(yōu)異反應(yīng)性能，催化劑PdCu單原子合金和Co0-Co?C雙活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)。 PdCu單原子合金的氫溢流效應(yīng)，促進(jìn)H2的活化及CO?加氫產(chǎn)物的生成，提高了CO的轉(zhuǎn)化率和ROH選擇性，抑制CO?和CH?的生成，提高C5+以上醇含量。

據(jù)了解，這次研發(fā)新進(jìn)展明確了合成氣直接制醇類高級(jí)含氧化合物的催化作用機(jī)制，中科院山西煤炭化學(xué)研究所房克功研究員介紹，在反應(yīng)過程中PdCu單原子合金產(chǎn)生的CHxO*（含氧碳?xì)浠鶊F(tuán)）表面物種遷移至Co0-Co?C界面， 并與其表面豐富的CHx*（碳?xì)浠钚曰鶊F(tuán)物種）耦合，經(jīng)進(jìn)一步加氫生成C?+醇類高級(jí)含氧化合物。研究明確提出在該類催化劑表面，合成氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在CO*/CHxO*（含氧碳?xì)浠鶊F(tuán)）兩種插入機(jī)理，并且CHxO*的插入能壘更低，從而有力促進(jìn)了醇類高級(jí)含氧化合物的選控合成，并進(jìn)一步抑制C1副產(chǎn)物的生成。