烯烴作為化工領(lǐng)域的核心分子，是合成纖維橡膠塑料等重要材料的單體，屬于一類重要的高附加值化工原料。工業(yè)上的烯烴主要來源于石腦油的裂解。近年來，隨著石油資源的日益減少和C1化學(xué)的迅速發(fā)展，開發(fā)從合成氣直接制備烯烴的反應(yīng)路徑來替代傳統(tǒng)的石化路線具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)合成氣轉(zhuǎn)化路徑中約50%CO轉(zhuǎn)化成了CO₂和CH₄等溫室氣體副產(chǎn)物，碳原子利用效率低下，嚴(yán)重降低了該路徑的能源和經(jīng)濟(jì)效益。如何高效降低該過程中CO₂和CH₄副產(chǎn)物的生成、提高特定燃料產(chǎn)品的選擇性在國際能源化工界一直是巨大挑戰(zhàn)。

武漢大學(xué)定明月教授團(tuán)隊通過將碳化鐵納米晶體包裹在疏水性無定形SiO₂殼中，開發(fā)出一種具有優(yōu)異疏水性的核-殼型FeMn@Si催化劑。通過給催化劑包裹一層“疏水鎧甲”，從而實現(xiàn)了56%的高CO轉(zhuǎn)化率和13%的低CO₂選擇性，烯烴收率高達(dá)36.6%。核層碳化鐵活性相與殼層疏水基團(tuán)的高效協(xié)同，將能拓展出一系列新型的復(fù)合催化劑，通過抑制高耗能的水煤氣變換反應(yīng)，大幅度降低合成氣轉(zhuǎn)化過程中的CO₂排放，顯著提高碳原子利用效率，有望實現(xiàn)合成氣更高效、更經(jīng)濟(jì)制取烯烴、汽油、芳烴、航油等各種高附加值化學(xué)品。該研究成果發(fā)表在《Science》期刊上，同期《Science》期刊發(fā)表了亮點(diǎn)評論文章，高度評價了該工作，認(rèn)為該工作對于實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)提供了新的解決方案。

合成氣在疏水性FeMn@Si催化劑上高效制取C₂₊烯烴