《液相費托合成反應的選擇性調控新策略》是依託復旦大學，由喬明華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液相費托合成反應的選擇性調控新策略
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：喬明華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
費托合成反應由於能夠將來源於煤、天然氣以及可再生的生物質的合成氣在催化劑的作用下轉化為清潔燃料和高值化學品，因而受到了學術界和工業界的廣泛關注。對費托合成產物選擇性進行調控，突破Anderson-Schulz-Flory分布規律的限制，是該反應的關鍵科學問題之一。本研究提出通過在低溫液相費托合成反應體系中引進無機、有機修飾劑，利用修飾劑與費托合成反應中間體1-烯烴之間的作用，將合成氣高選擇性地一步轉化為特定段碳氫產物。歸納修飾劑種類與費托合成反應產物選擇性之間的關係，考察修飾劑對催化劑物理性質的影響，表征修飾劑與反應物、反應中間體的作用，闡明修飾劑改變選擇性的作用機理，為靈活調控費托合成反應產物分布提供新穎有效且方便可行的全新策略。
結題摘要
費托合成反應由於能夠將來源於煤、天然氣、頁岩氣以及可再生的生物質的合成氣在催化劑的作用下轉化為清潔燃料和基本有機化學品，因而受到了學術界和工業界的廣泛關注。發展費托合成產物選擇性調控的新策略，突破Anderson–Schulz–Flory（ASF）分布規律的限制，從而高活性、高選擇性地得到目標產物，是該領域的關鍵科學問題。我們在國家自然科學基金委的資助下，在催化劑活性相、反應助劑及催化劑修飾劑三個方面開展了富有原創性的研究工作。我們利用急冷骨架鐵配位數低、晶格膨脹的結構特點以克服碳化反應動力學限制，在低溫下成功將金屬鐵碳化為ε-Fe2C，該碳化鐵在低溫液相費托合成反應中顯示出優異的活性及汽、柴油產物選擇性。通過調控鐵前驅體的配位數，進一步證實了鐵的配位數是決定低溫碳化反應速率及形成的碳化鐵含量的關鍵參數，為理性設計低溫下高活性的鐵基費托合成催化劑提供了依據。製備了低溫水相條件下高活性、易分離、高穩定性的費托合成催化劑，並採用水溶性金屬鹽助劑，首次實現了對汽油、柴油產物選擇性的可逆調節，闡明了助劑通過改變反應中間體-烯烴的穩定性影響產物選擇性的作用機制。基於配位數低、晶格膨脹的催化劑結構有利於CO解離的理論研究結果，利用急冷方法製備了高活性、高選擇性的低溫甲烷化骨架鎳催化劑，其活性僅次於活性最高的貴金屬釕催化劑，而甲烷選擇性遠高於後者。結合石墨烯的二維結構及鉀修飾劑對費托合成直接制低碳烯烴的促進作用，成功製備了首個兼具高活性和高選擇性的催化劑。通過鎂和鉀的共修飾，進一步抑制了費托合成直接制低碳烯烴反應中CO2的生成，提高了碳原子利用率，並且得到的低碳烯烴的生成速率為目前文獻報導的最高值。項目實施期間，發表SCI論文17篇，其中10篇影響因子＞5，撰寫英文專著兩章，提交會議論文9篇，其中3篇為口頭報告。申請中國發明專利2項，授權 2項。培養博士4名，碩士3名。
