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中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第4 期: 363 ~ 375 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 中国科学院学部 科学与技术前沿论坛 催化中国专刊 一氧化碳加氢制碳氢化合物反应 选择性的调控 * 王野 , 成康, 张庆红 固体表面物理化学国家重点实验室; 醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室; 厦门大学化学化工学院, 厦门 361005 *通讯作者, E-mail: wangye@ 收稿日期: 2011-11-15; 接受日期: 2011-12-23; 网络版发表日期: 2012-02-14 doi: 10.1360/032011-749 摘要 合成气( 即一氧化碳加氢)催化转化制碳氢化合物的费托合成反应是煤、甲烷和生物 关键词 质等非油基碳资源间接转化制液体燃料或化学品的关键步骤. 在传统的费托合成催化剂上, 费托合成 碳氢化合物 产物服从Anderson-Schulz-Flory 分布, 特定产物的选择性差. 设计和制备高选择性费托合成 选择性调控 催化剂, 实现C–C 偶联产物选择性的调控, 是现代C1 化学最具挑战性的课题. 本文概述了 碳纳米管 近年来有关C–C 偶联机理方面的理论研究进展, 简要总结了影响费托合成产物选择性的几 介孔沸石分子筛 个关键因素, 着重阐述了活性金属尺寸及所处微环境对产物选择性和催化活性的影响. 本 文还评述了既具有一氧化碳加氢制高碳烃又具有高碳烃加氢裂解能力的双功能费托合成催 化剂体系, 并提出通过控制加氢裂解等二次反应控制费托合成产物选择性的新策略. 1 引言 可以式(1)和(2)表示: (2n + 1)H + nCO → C H + nH O (1) 2 n 2n+2 2 随着石油资源的日益耗竭, 非油基碳资源, 包括 2nH + nCO → C H + nH O (2) 2 n 2n 2 储量相对丰富的煤和甲烷( 甲烷是天然气、煤层气、页 费托合成的产物可以是清洁液体燃料如汽油、柴油或 岩气、可燃冰、城市垃圾气等的主要成分)等化石资 航空燃油等, 也可以是化学品如低碳烯烃或芳烃. 作 源以及可通过光合作用再生的生物质资源在即将到 为非油基碳资源转化为碳氢化合物液体燃料或化学 来的后石油时代将发挥重要作用. 这些非油基碳资 源转化利用的较为成熟的技术是经由合成气的间接 品的关键过程, 费托合成反应近年来重新引起了人 转化途径. 选择合适的催化剂体系, 由合成气可以制 们的极大研究兴趣. 除了在南非(Sasol) 、马来西亚 备各种碳氢化合物或含氧化合物, 形成丰富的“合成 (Shell)和卡塔