近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員孫劍和葛慶杰團(tuán)隊(duì)在合成氣制備不飽和含氧化合物研究方面取得新進(jìn)展，通過堿金屬調(diào)控的鐵催化劑，實(shí)現(xiàn)了在溫和條件下多碳醛和酮的合成。
多碳含氧化合物通常包括具有兩個及以上碳原子的醇、醛和酮，可廣泛用于燃料、燃料添加劑、表面活性劑、醫(yī)藥中間體、樹脂、溶劑、涂料等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的合成路線相比，由合成氣直接制備含氧化合物是一條綠色、經(jīng)濟(jì)的合成路線。目前，該過程中含氧化合物的較低收率及醛酮類化合物的易加氫性限制了其工業(yè)化應(yīng)用，導(dǎo)致該過程仍有巨大的挑戰(zhàn)。
大連化物所實(shí)現(xiàn)合成氣在溫和條件下直接轉(zhuǎn)化為多碳醛和酮
本工作中，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了Fe-K協(xié)同的催化體系，可實(shí)現(xiàn)在溫和條件下調(diào)控一氧化碳加氫產(chǎn)物為C2+醇或C2+醛酮，在170攝氏度反應(yīng)條件下，含氧化合物選擇性最高達(dá)到近70%，其中的88%為醛酮類化合物。實(shí)驗(yàn)研究表明，產(chǎn)物中醛酮和醇的轉(zhuǎn)化過程與K助劑的電子、結(jié)構(gòu)效應(yīng)密切相關(guān)，適當(dāng)K助劑的添加調(diào)變了鐵的表面化學(xué)環(huán)境（富碳缺氫）及反應(yīng)中間體。理論計(jì)算顯示，調(diào)控C-O鍵非解離活性物種從Fe2C到Fe，可降低合成高碳醛酮的能壘。該工作為合成氣轉(zhuǎn)化制備多碳含氧化合物的產(chǎn)物調(diào)控中催化劑的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了新思路。
相關(guān)成果以“Highly Selective Production of Long-chain Aldehydes, Ketones or Alcohols via Syngas at a Mild Condition”為題，發(fā)表在《應(yīng)用催化B：環(huán)境》（Appl. Catal. B: Environ.）上。該工作的第一作者是大連化物所博士研究生徐晶。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院青促會、遼寧省“興遼英才”計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
