近日,大連化物所低碳催化與工程研究部(DNL12)劉中民院士、魏迎旭研究員團隊受邀發表了分子篩籠控制的甲醇制烯烴(MTO)反應相關綜述文章,闡述了MTO反應過程籠控制擇形催化原理,提出基于籠控制擇形催化原理的調控策略,并展望了未來MTO過程的優化和精確控制面臨的機遇和挑戰。
分子篩催化甲醇制烯烴作為重要的C1化學反應,長期受到工業界和學術界廣泛關注。持續保持新興煤化工產業的競爭力和可持續性,需要不斷加深對催化反應過程基本原理和選擇性控制原理的全面認識,以支撐新材料和工藝技術發展。
該綜述針對典型八元環籠結構分子篩籠控制的MTO反應行為,從籠控制的烴池物種的生成、復雜反應網絡中烯烴生成的優勢反應路徑、籠結構分子篩中積碳物種的生成和積碳失活機制、籠結構分子篩的擴散行為和擴散機制,闡述了MTO反應過程中的籠控制擇形催化原理。結合MTO反應過程中反應和催化材料的多尺度交互特性,綜述了“擴散—反應—分子篩材料”多尺度交互作用機制,揭示了真實的交互催化作用和機理。基于籠控制擇形催化原理,綜述總結了當前潛在的籠控制調控策略,提出未來MTO催化劑和工藝技術創新需要在理解籠控制擇形催化原理基礎上,實現對催化材料和工藝條件的優化,通過精準控制反應、積碳和擴散來達到最優的甲醇轉化和產物分布。
近年來,DNL12通過持續創新,形成了非石油資源生產低碳烯烴的甲醇制烯烴技術(DMTO-I/DMTO-II/DMTO-III)。截至目前,已經簽訂31套裝置的技術實施許可合同,烯烴產能達2160萬噸/年,已投產16套工業裝置,烯烴產能超過930萬噸/年,帶動了我國煤制烯烴產業快速發展。伴隨著技術開發和創新,針對DMTO工業應用,甲醇制烯烴基礎研究揭示微觀催化機制,為技術發展提供了理論支撐,也取得了突破性進展。該團隊從反應中間體甄別、作用及引導反應途徑建立(J. Am. Chem. Soc.,2012;Angew. Chem. Int. Ed.,2013;ACS Catal.,2015;ACS Catal.,2018;ACS Catal.,2019)、反應中間體的演變及完整的動態自催化反應路徑的建立(Angew. Chem. Int. Ed.,2017;ACS Catal.,2018;ACS Catal.,2020;Chem,2021;J. Am. Chem. Soc.,2021;Chinese J. Catal.,2023;Chem Catal.,2023)、籠結構分子篩的積碳失活及擴散機制(Chem Commun.,2012;J. Catal.,2018;Chem Commun.,2020;Nat. Commun.,2020;J. Energy. Chem.,2023;J. Catal.,2019;Chem Commun.,2019;ACS Catal.,2020),結合近期提出的“擴散—反應—分子篩材料”多尺度交互作用機制(Natl. Sci. Rev.,2022),多個角度形成了MTO化學原理和分子篩籠控制擇形催化原理。同時,團隊提出分子篩籠催化環境修飾、催化劑預積碳及催化劑水蒸氣再生等基于分子篩籠控制原理的反應調控策略(Chem. Commun.,2018;J. Catal.,2019;Nat. Commun. ,2021)。
該綜述以“Cavity-controlled methanol conversion over zeolite catalysts”為題,于近日發表在《國家科學評論》(National Science Review)上。該綜述的第一作者是我所DNL1201組張雯娜副研究員。上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究計劃等項目的資助。(文/圖 張雯娜)
1月6日,基于我所太陽能研究部(DNL16)李燦院士團隊研發的“離場電催化全分解硫化氫制氫和硫磺技術”在北京通過中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果評價。中國石油化工集團有限公司曹湘洪院士擔任科技成......
在中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)一間明亮而整潔的實驗室里,身著白大褂的羅丹正與學生低聲討論著一組數據。電極材料、電解質膜、循環性能曲線……這些構成了他科研世界的基本元素。他是羅......
8月28日,由我所與鞍鋼集團等單位合作開發的“綠電綠氫流化床氫冶金萬噸級中試線”(以下簡稱“氫冶金”)項目實現工藝路線全流程貫通。鞍鋼集團在遼寧省營口市鲅魚圈區召開新聞媒體溝通會,中國科學院重大科技任......
近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員史全和副研究員寇艷團隊開發出一種基于赤蘚糖醇的多能響應柔性時空相變材料膜(cETCK)。該時空相變材料膜不僅可實現赤蘚糖醇相變潛熱在過冷狀態下的長期存儲與可控釋......
近日,我所生物能源研究部生物能源化學品研究組(DNL0603組)王峰研究員、賈秀全副研究員團隊與中國科學院生態環境研究中心江桂斌院士團隊合作,在微液滴化學研究方面取得新進展。合作團隊利用微液滴在氣-液......
近日,中國科學院大連化學物理研究所低碳戰略研究中心通過線上線下相結合的方式,正式發布“氫能AI助手大模型”2.0版本。低碳戰略研究中心副主任李婉君研究員介紹了“氫能AI助手大模型”的研發背景、研發進展......
2025年1月1日,當千家萬戶沉浸在元旦佳節的溫馨時刻,在大連市松木島中試基地的廠房里,卻有十余名科研人員圍坐在三層樓高的工業裝置旁。他們手里端著熱騰騰的餃子,耳朵呼嘯而過的卻是冷冽的寒風。在這處尚未......
近日,我所能源與環境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員團隊與新加坡南洋理工大學李昊博博士團隊合作,受邀撰寫了人工智能在催化劑設計與合成領域的Perspective評述文章,系統梳理了人工智能......
近日,我所太陽能研究部太陽能制儲氫材料與催化研究組(DNL1621組)章福祥研究員團隊設計合成了一種富羥基修飾光催化劑(R-MnOx/CeO2),實現了甲烷轉化為乙烷反應的高活性、高選擇性調控。研究發......
近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國工程院院士劉中民,研究員葉茂,研究員魏迎旭,研究員田鵬團隊,受邀發表了甲醇制烯烴領域Perspective評述文章,系統總結了團隊理解和調控甲醇制烯烴動態......