包信和Science：合成气制低碳烯烃超高选择性！

以C₂H₄，C₃H₆，C₄H₈为代表的低链烯烃是塑料、涂料、溶剂、医药等化工产品的重要中间体。这些低链烯烃全世界年产量大约2亿吨，主要通过原油制备得到。

最近，以合成气（CO和H₂）和甲醇作为原料，在费托催化剂作用下直接制备低链烯烃的方法受到广泛关注。但是，这种方法存在很多缺点而受到很大的限制：

1）烯烃选择性差，甲烷选择性高；常规催化剂的低碳烯烃转化率往往不足60%；

2）容易积碳失活；

3）投资高。

图1. 原油制备低链烯烃工厂和设备照片

有鉴于此，大连化物所包信和院士和潘秀莲教授团队报道了在此领域的里程碑进展。Jiao等人设计了一种OX-ZEO策略(Oxide-Zeolite)，其核心在于一种双功能的复合催化剂ZnCrOx/MSAPO：尖晶石结构的ZnCrO_x和介孔SAPO沸石。该催化剂具有两种活性位点，可将CO活化和C-C偶联分开。一方面，部分氧化的ZnCrO_x（锌铬氧化物）活化CO和H2；另一方面，C-C偶联在沸石的酸性限域孔道内进行。

图2. 提出的反应机理

该催化剂对合成气直接转化成（C₂-C₄）具有高达94%的超高选择性（烯烃80%，烷烃14%），甲烷仅仅2%，其中CO转化率为17%。另外，该催化剂稳定性良好，110小时内没有发现明显失活！

图3. OX-ZEO的催化过程

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1. Feng Jiao,* Jinjing Li,* Xiulian Pan,*† Xinhe Bao† et al. Selective conversion of syngas to light olefins. Science, 2016, 351, 1065-1068.

2. Krijn P. de Jong. Surprised by selectivity. Science, 2016, 351, 1030.