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云知道

日常生活中，我們經(jīng)常會用到以烯烴為原料生產(chǎn)的物品，比如塑料杯、保鮮膜等 。烯烴的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)依賴于石油資源，那么如何在節(jié)水的條件下用煤生產(chǎn)烯烴？
中科院大連化物所科研人員開創(chuàng)了一條新路徑 。這項“合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴” OXZEO?原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究成果于2016年發(fā)表在國際頂級學術(shù)期刊《科學》（Science）上，并作為重要成果之一獲2020年國家自然科學獎一等獎 。
“走進中國科學院·采訪人員行——‘科技雙碳’服務(wù)經(jīng)濟主戰(zhàn)場榆林段活動”近日舉行 。中科院大連化物所研究員潘秀蓮講述了這段“十年磨一劍”的科研過程和最新進展 。

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陜西榆林，千噸級煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴工業(yè)試驗裝置 。受訪者供圖
十年磨一劍 ， 合成氣“一步”生產(chǎn)烯烴
乙烯、丙烯等低碳烯烴是現(xiàn)代化學工業(yè)的基石，日常生活中的塑料杯、保鮮膜、吸管等都是以烯烴為原料生產(chǎn)出來的 。烯烴的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)高度依賴于石油資源 ， 而我國能源資源的特點為“富煤、貧油、少氣” 。
根據(jù)國家自然資源部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前我國煤炭探明可采儲量超過2440億噸，2021年我國原煤產(chǎn)量為40.7億噸，隨著探明量的不斷增加，煤炭資源將會為我國未來100年的能源安全起到“定海神針”的作用 。在“雙碳”背景下，如何將煤炭資源高效清潔轉(zhuǎn)化為化學品，即盡可能少耗能、少耗水、低排放地實現(xiàn)煤炭轉(zhuǎn)化，是當前能源和資源領(lǐng)域面臨的重大需求和挑戰(zhàn) 。
合成氣是一氧化碳和氫氣的混合氣，可由煤、天然氣或生物質(zhì)氣化得到 。“費托合成”過程是以合成氣為原料，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，曾被奉為煤化工領(lǐng)域的“圣經(jīng)” 。曾經(jīng)，要想把煤轉(zhuǎn)化為液體燃料和其他化學品，費托反應(yīng)是不二選擇 。這一反應(yīng)從原理上涉及一個水循環(huán)：由于煤氣化得到的合成氣中氫氣濃度較低，要用水與一氧化碳反應(yīng)去制取更多氫氣，同時會產(chǎn)生廢水 。最主要的是，經(jīng)典費托合成中低碳烴（含二個到四個碳原子的碳氫化合物）的選擇性最高僅為58% 。
在合成氣催化轉(zhuǎn)化研究中，中科院大連化物所包信和院士和潘秀蓮研究員領(lǐng)導(dǎo)的團隊摒棄了煤化工領(lǐng)域延用90多年的費托合成技術(shù)路線，利用納米限域催化新概念，創(chuàng)立OXZEO催化劑和催化體系，實現(xiàn)了煤經(jīng)合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴等高值化學品，低碳烯烴選擇性超過了80% 。
據(jù)潘秀蓮介紹，這一成果省去了水煤氣變換制氫過程以及中間產(chǎn)物合成等單元 ， 工藝流程短，可顯著降低工藝水耗、過程能耗 ， 同時降低二氧化碳的排放，在催化原理上突破了近百年來傳統(tǒng)費托合成產(chǎn)物分布難以逾越的ASF理論極限，將引領(lǐng)高效、節(jié)水煤化工發(fā)展新方向 。
【tritan材質(zhì)的水杯安全嗎 pc58塑料杯能裝開水嗎】相關(guān)研究成果于2016年發(fā)表在國際頂級學術(shù)期刊《科學》（Science）上 。這一突破性成果得到同行的高度評價和認可，被譽為“里程碑式新進展”和“開創(chuàng)煤制烯烴新捷徑”，入選2016 年度“中國科學十大進展”，并作為重要內(nèi)容之一，獲2020年國家自然科學獎一等獎 。
這一成果的取得，用了近十年的時間 。潘秀蓮說，早在2007年，研究團隊就提出了采用雙功能耦合催化劑體系，探索合成氣直接轉(zhuǎn)化制烯烴的構(gòu)想 。讓科研人員意想不到的是 ， 這條路卻是無比的艱辛和漫長 。但是團隊沒有放棄，他們另辟蹊徑，將控制反應(yīng)活性和產(chǎn)物選擇性的兩類催化活性中心分開并保持一定距離 ， 從而形成了一種復(fù)合的雙功能催化劑體系，實現(xiàn)了高活性和高選擇性的“雙贏” 。

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