中日聯合研發制備液體燃料新技術

　　尋找替代原油的新方法和新技術一直是科學家追求的事業。日本富山大學教授椿范立團隊和廈門大學教授王野團隊聯合在費托合成催化劑研究方面取得了創新性成果，為直接合成不同類型的液體燃料提供了一種簡單有效的方法。近日，該成果發表于《自然—催化》。

　　隨著社會經濟發展，人們對汽油、航空煤油、柴油等液體燃料的需求越來越大，而國內石油資源匱乏，原油的對外依存度已超過60%。

　　“合成氣(一氧化碳加氫氣)可以由煤等非石油碳資源獲得。”王野告訴《中國科學報》記者，該研究的目的就是發展煤基合成氣直接制備汽油、航煤和柴油的新方法和新技術。

　　費托合成是以合成氣為原料，在催化劑和適當條件下合成液態的烴或碳氫化合物的工藝過程。然而，傳統合成氣制液體燃料的費托合成技術，其所獲得的產物分布寬且難以控制。因特定餾分的液體燃料的選擇性低，需要對費托產物進行進一步的加氫精制后處理。

　　“該研究通過設計雙功能催化劑，解決傳統費托合成中產物選擇性難以調控的問題。”王野說。

　　兩個團隊在費托合成產物選擇性調控方面有很好的研究基礎。王野團隊發現利用具有介孔結構的沸石分子篩可以顯著提高特定餾分液體燃料的選擇性。椿范立團隊發現由微孔沸石分子篩包裹的膠囊結構費托合成催化劑具有突出的汽油選擇性。

　　在此基礎上，他們以Y型分子篩作為載體，負載鈷納米顆粒，成功構建了雙功能催化劑，用于提高費托合成液體燃料的選擇性，成功地實現了通過調變介孔Y型分子篩的酸性和孔結構對產物選擇性的調控，對于汽油、航煤和柴油餾分選擇性分別達到74%、72%和58%。

　　與傳統技術只適用于投資成本較大的大規模產業相比，該研究可以省去加氫精制而直接以高選擇性獲得相應的液體燃料，且分離過程更簡化，從而大幅度節省成本、降低能耗，適用于分散的煤田和氣田且投資成本較低的中小規模的液體燃料生產。

　　“該方法有望發展成為新一代煤制油催化劑技術。”王野表示，從基礎研究的角度考慮，未來還需要進一步設計催化劑，提高特定產物的選擇性，使產物分布更為集中，特別是降低包括甲烷在內的低碳烷烴選擇性。此外，雙功能催化劑的長期穩定性還需要進一步驗證。“雙功能催化劑的實驗室技術已經基本成熟，走向產業化還需要中試以及解決相應的工程技術問題。”