中化新網(wǎng)訊 尋找替代原油的新方法和新技術(shù)一直是科學家追求的事業(yè)。日本富山大學教授椿范立團隊和廈門大學教授王野團隊聯(lián)合在費托合成催化劑研究方面取得了創(chuàng)新性成果，為直接合成不同類型的液體燃料提供了一種簡單有效的方法。近日，該成果發(fā)表于《自然—催化》。

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人們對汽油、航空煤油、柴油等液體燃料的需求越來越大，而國內(nèi)石油資源匱乏，原油的對外依存度已超過60%。

“合成氣(一氧化碳加氫氣)可以由煤等非石油碳資源獲得。”王野告訴《中國科學報》記者，該研究的目的就是發(fā)展煤基合成氣直接制備汽油、航煤和柴油的新方法和新技術(shù)。

費托合成是以合成氣為原料，在催化劑和適當條件下合成液態(tài)的烴或碳氫化合物的工藝過程。然而，傳統(tǒng)合成氣制液體燃料的費托合成技術(shù)，其所獲得的產(chǎn)物分布寬且難以控制。因特定餾分的液體燃料的選擇性低，需要對費托產(chǎn)物進行進一步的加氫精制后處理。

“該研究通過設(shè)計雙功能催化劑，解決傳統(tǒng)費托合成中產(chǎn)物選擇性難以調(diào)控的問題。”王野說。

兩個團隊在費托合成產(chǎn)物選擇性調(diào)控方面有很好的研究基礎(chǔ)。王野團隊發(fā)現(xiàn)利用具有介孔結(jié)構(gòu)的沸石分子篩可以顯著提高特定餾分液體燃料的選擇性。椿范立團隊發(fā)現(xiàn)由微孔沸石分子篩包裹的膠囊結(jié)構(gòu)費托合成催化劑具有突出的汽油選擇性。

在此基礎(chǔ)上，他們以Y型分子篩作為載體，負載鈷納米顆粒，成功構(gòu)建了雙功能催化劑，用于提高費托合成液體燃料的選擇性，成功地實現(xiàn)了通過調(diào)變介孔Y型分子篩的酸性和孔結(jié)構(gòu)對產(chǎn)物選擇性的調(diào)控，對于汽油、航煤和柴油餾分選擇性分別達到74%、72%和58%。

與傳統(tǒng)技術(shù)只適用于投資成本較大的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)相比，該研究可以省去加氫精制而直接以高選擇性獲得相應(yīng)的液體燃料，且分離過程更簡化，從而大幅度節(jié)省成本、降低能耗，適用于分散的煤田和氣田且投資成本較低的中小規(guī)模的液體燃料生產(chǎn)。

“該方法有望發(fā)展成為新一代煤制油催化劑技術(shù)。”王野表示，從基礎(chǔ)研究的角度考慮，未來還需要進一步設(shè)計催化劑，提高特定產(chǎn)物的選擇性，使產(chǎn)物分布更為集中，特別是降低包括甲烷在內(nèi)的低碳烷烴選擇性。此外，雙功能催化劑的長期穩(wěn)定性還需要進一步驗證。“雙功能催化劑的實驗室技術(shù)已經(jīng)基本成熟，走向產(chǎn)業(yè)化還需要中試以及解決相應(yīng)的工程技術(shù)問題。”