费-托合成反应氘同位素效应研究

费-托合成虽然已经被研究了多年，但因费-托反应是一个复杂的反应体系，关于费-托合成的反应机理仍然存在较大争议，仍有较多的问题尚待解决。申请者先前采用H2/D2同位素切换示踪的方法发现在钴基和铁基催化剂上皆存在费-托合成氘反同位素效应，这与普遍接受的费-托合成反应机理相矛盾，对该问题的深入研究将有助于深入理解费-托合成的反应机理。本项目拟在先前工作的基础上，将费-托合成反应H2/D2同位素切换实验、原位漫反射红外光谱及原位固体核磁共振等催化剂原位表征技术与过渡态理论计算相结合，在不同催化剂（钴、铁）上考察费-托合成氘同位素效应，探讨其产生机理，研究催化剂种类和助剂种类对其的影响，并在此基础上进一步探讨不同催化剂上费-托合成反应可能的反应机理，为阐明费-托合成反应机理提供实验信息及理论依据，为高性能催化剂的设计开发以及费-托合成工业化提供指导。

费-托合成反应是一个复杂的反应体系，关于费-托合成的反应机理和催化剂的构效关系一直存在较大争议，仍有较多的问题尚待解决。本项目采用H2/D2同位素切换实验、原位漫反射红外光谱及原位固体核磁共振等技术研究了铁、钴、钌基等不同催化剂体系的费-托合成氘反同位素效应，深入讨论了其产生机理及影响因素，在此基础上提出了费-托合成反应可能是经由“CO吸附→加氢生成HCo(CO)→离解”的CO氢助离解过程的反应机理；此外，本项目还系统地研究了载体形貌、载体孔结构、载体掺杂改性、活性金属颗粒尺寸和形貌对费-托合成催化剂催化性能，特别是活性和产物选择性的影响规律，确定了具有不同结构催化剂体系的构效关系，建立了催化剂结构与催化性能的内在关联，为进一步研究具有不同结构和组成的催化剂体系的费-托合成反应机理奠定了基础。项目研究期间共发表论文20篇，其中SCI/EI收录14篇，申请发明专利2项，获发明专利授权4项，研究成果获2012年度湖北省科学技术奖励自然科学二等奖1项，并受邀在第16届全国催化学术会议上做口头报告。