摘要：低碳醇可用作清洁环保的燃料添加剂且显示较大潜力。由于合成气制低碳醇反应复杂且催化体系多样,尽管其研究已有90余年的历史,但反应机理仍存在争论。总结了甲醇同系化、烯烃水合、缩合、插入等Cu系催化剂上合成低碳醇的多种机理,指出要结合现代表征手段与分子动力学模拟,从而阐明催化剂组分及催化剂与中间物种的相互作用机制,为催化剂的设计和开发提供理论依据。

摘要：由co和co_(2)加氢制甲烷是现今氢能储存及燃料和化学品可持续生产的有效途径之一,但目前对该反应过程(尤其是针对co和co_(2)混合物加氢)的一些细节尚不明晰。为此,作为前期有关co和co_(2)加氢制烃和醇研究工作的补充,本工作对co和co_(2),尤其是两者混合物的加氢制甲烷反应过程进行了热力学分析。结果证实,与单独co或co_(2)相比,两者混合物加氢制甲烷更为合适,总碳基甲烷收率可作为评估甲烷合成反应过程效率的重要指标。co加氢的甲烷平衡收率比co_(2)加氢的高,而co和co_(2)混合物加氢的总碳基甲烷平衡收率位于两者之间;对于co和co_(2)混合物加氢,尽管co和co_(2)的平衡转化率随进料组成不同会有很大的变化,但其总碳基甲烷平衡收率随着原料中co_(2)/(co+co_(2))物质的量比的增大而线形降低。整体上看,在温度低于400℃和压力高于0.1 MPa时,无论是co、co_(2)、还是两者混合物的化学计量比加氢,其总碳基甲烷平衡收率均高于85%。这些结果无疑对高效co和co_(2)加氢制甲烷催化剂研制及反应过程的设计和操作优化有重要的参考价值。

摘要：合成气(co+H_(2))经费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis,FTS)转化为清洁燃料与化学品是煤炭清洁利用与保障中国能源战略安全的重要途径。从分子水平深入研究费托合成反应机理,揭示合成气在催化剂表面活化,链增长为C_(n)H_(x)^(*)与C_(n)H_(x)O_(y)^(*)中间体,链终止为烷烃、烯烃、醇、酸产物的基元反应过程是实现费托合成目的产物调节、高性能催化剂理性设计与开发的重要基础,也是催化科学研究的热点与难点。为深入研究费托合成反应机理,科学家采用反应中间体检测、模型化合物添加、稳态机理动力学、稳态同位素瞬变动力学、第一性原理计算、反应网络等方法从不同的角度、不同层次揭示合成气转化机理。本综述总结了近百年来费托合成反应机理研究结果,提出了合理的反应机理路线图,并对反应机理研究进行了展望。

摘要：传统费托合成着眼于制取蜡/油等长碳链饱和烃,其催化剂的"金属/酸性氧化物"界面可以极化和稳定反应中间体,从而促进加氢和C-C偶合,有助于较长链烷烃的生成。为了从合成气直接获取高附加值的低碳烯烃,催化剂设计理念应该与以制取较长链烷烃为目的的传统费托催化剂取法相异。该文着眼于"弱加氢金属/固体碱型载体"费托合成制低碳烯烃催化剂的基础研究,采用表面碱性的载体和碱性的钾助剂,逆转上述传统催化剂中"金属/酸性氧化物"之间界面的状况,削弱对加氢和C-C偶合的促进,达到抑制加氢、抑制C-C偶合的目的。所测Fe/K/Mg-O-Al系列催化剂的烯烷比取决于强碱性位的数量及其占总碱性位的比值。在1200℃钝化处理条件下,与简单MgO担载的弱碱性催化剂相比,复合氧化物MgAl2O4担载的强碱性催化剂将低碳烯烃(C2^=~C4^=)产物分布值显著提高了84%,将C2~C4烯烷比显著提高了266%。

摘要：制备了Fe/K、铬酸锌型载体担载Fe/K、锆酸锌型载体担载Fe/K以及参比催化剂沉淀铁等4种催化剂。使用XRD、ICP-OES、氮气物理吸附、场发射电子显微镜、二氧化碳化学吸附-程序升温脱附等手段对催化剂进行物化表征。在固定床加压反应器上测试了催化剂的合成气费-托反应性能。结果表明:与参比催化剂沉淀铁相比,锆酸锌型载体担载Fe/K的催化剂可将C=2—C=4烃类选择性提高55%;催化剂表面的中等强度碱性位具有促进C-C偶合、抑制加氢的作用,强碱性位则具有抑制C-C偶合、促进加氢的作用。费-托合成制低碳烯烃铁基催化剂的设计需要注重这2种不同强度表面碱性位的制衡问题。

摘要：采用水热法合成了相同粒径、不同硅铝比的ZSM-5分子筛,并通过浸渍法将Fe基(Fe-Cu-K)催化剂负载于ZSM-5上,系统考察了分子筛硅铝比变化对合成气制烯烃(FTO)反应的影响。结果表明,反应条件、分子筛酸性对co转化率和低碳烯烃选择性有显著影响。当ZSM-5分子筛硅铝比为50时负载型催化剂有着最高的co转化率(84.71%)和低碳烯烃选择性(32.08%)。H_2-TPR结果表明,硅铝比为50的Z50/FeCuK中Fe物相的还原度最高。原位漫反射红外光谱(DRIFTS)、热重差热分析(TG-DTA)、X射线粉末衍射(XRD)等结果表明,Z50/FeCuK催化剂表面吸附的碳酸盐和烃类吸附物种最多,且其反应后形成了较多的FeC_x晶相。最后对反应条件进行了优化,结果表明,温度为310℃,H_2/co(volume ratio)=2和压力为1.0 MPa时FTO的催化性能最优。