中國科學(xué)家成功合成可見光驅(qū)動煤制油高效催化劑

　　日前，從中科院理化所獲悉，該所研究員張鐵銳團隊及合作者成功合成一種煤制油催化劑，這種催化劑實現(xiàn)了常溫常壓可見光驅(qū)動一氧化碳加氫制備高級烴類。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國際化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew.Chem.Int.Ed.）上，并被選為當期“熱點（hotpaper）”向讀者重點推薦。
　　
　　據(jù)該論文第一作者趙宇飛博士介紹，CO加氫高溫高壓制備高級烴類（又稱為費托反應(yīng)）是煤間接液化技術(shù)之一，在第二次世界大戰(zhàn)期間投入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，是替代石油，實施煤碳潔凈高值利用的重要技術(shù)，在工業(yè)和學(xué)術(shù)界引起科研工作者的極大關(guān)注。眾多費托催化劑中，Ru、Co、Fe基催化劑應(yīng)用最為。Ni基催化劑因為其C-C偶聯(lián)效率低下，更趨向于催化生成低值的甲烷，Ni基催化劑又被稱為甲烷化催化劑。介于費托反應(yīng)重要意義，發(fā)展新的清潔、綠色的新型能源路線，特別在溫和條件下提高Ni基催化劑高選擇合成高附加值碳烴，依舊是一個挑戰(zhàn)。
　　
　　相比傳統(tǒng)高溫高壓的熱催化轉(zhuǎn)化過程，太陽能光催化技術(shù)具有室溫常壓深度反應(yīng)，可直接利用太陽能作為光源來驅(qū)動反應(yīng)等獨特優(yōu)勢，已經(jīng)成為一種理想的潔凈能源生產(chǎn)和污染治理技術(shù)而備受矚目。
　　
　　研究人員通過簡單的煅燒—氫氣還原方法，將水滑石載體可控還原為Ni/NiO納米結(jié)構(gòu)，成功實現(xiàn)了NiO納米層部分錨定Ni納米顆粒的調(diào)控，表面NiO層和Ni納米顆粒之間豐富的界面，改變了NiO/Ni納米結(jié)構(gòu)的電子環(huán)境。該獨特的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了可見光下CO的活化，進一步促進了催化劑表面的C-C偶聯(lián)，促進了可見光催化CO加氫制備高碳烴，且催化劑具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性。他們還通過理論計算和實驗結(jié)合的手段，進一步研究了催化反應(yīng)機理。催化劑合成方法簡單，成本低廉，更重要的是，該催化過程采用常溫常壓等綠色低能耗工藝，提供了利用非貴金屬太陽能驅(qū)動合成燃料化學(xué)品的可能性。
　　
　　該團隊發(fā)展的低溫常壓可見光驅(qū)動CO加氫制備高級烴類的催化劑策略，拓展了人們對于費托反應(yīng)局限于Fe、Co基催化劑的認識，對熱催化反應(yīng)工藝是一個補充，具有廣闊的理論示范和應(yīng)用前景。
　　
　　相關(guān)研究工作得到了科技部國家重點基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目、青年基金、中組部青年拔尖人才支持計劃、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重大突破項目的大力支持。