CO2催化加氢高选择性合成汽油馏分烃

It attracts much more attention for CO2 hydrogenation to liquid fuels and chemicals due to its significance in the fields of energy, environment, and chemical industry. This project, “high selective synthesis of gasoline-range hydrocarbons from CO2 catalytic hydrogenation” exhibits the following new characteristics: (1) one step synthesis of gasoline-range hydrocarbons from CO2 hydrogenation with high selectivity (78% of gasoline in hydrocarbons) ; (2) Low contents of CO and methane in products; (3) The main compositions of gasoline products are isoparaffins and aromatics. The selective conversion functionality of the hybrid catalyst is the key technique of such a process. On the basis of studies on the reaction mechanism of CO2 hydrogenation to gasoline-range hydrocarbons and the interaction and synergistic effects of active components in the hybrid catalyst, a model of the reaction mechanism of the CO2 hydrogenation to gasoline-range hydrocarbons will be developed, rules will be learned for matching and adjustment of multifunctional catalyst characteristics, and high performance catalytic materials will be designed and prepared. The study of this project will establish the basis data and information for the scale-up of such a selective conversion process.

CO2加氢制液体燃料和化学品因其在能源、化工和环境领域的重要作用而引起较多关注。本项目研究的二氧化碳直接催化加氢高选择性合成汽油燃料烃技术具有以下特点：(1) CO2加氢一步高选择性合成汽油馏分烃 (烃产物中含量可高达78%); (2) 具有较低的CO和甲烷选择性;(3)汽油馏分烃产物以异构烷烃和芳烃为主组分。高效多功能复合催化材料的选择转化功能是该反应的技术关键。拟通过开展CO2加氢直接合成汽油馏分烃的反应机理、高效多功能复合催化材料各活性组分间相互作用、协同催化效应等研究，建立CO2直接高选择性转化制汽油馏分烃的机理模型、掌握复合催化材料多功能匹配和调变规律，设计和制备高性能催化材料，为该过程的工业开发积累基础数据。

CO2加氢制液体燃料和化学品因其在能源、化工和环境领域的重要作用而成为近期的研究热点，但二氧化碳活化与选择性转化较难，特别是反应过程的碳链增长能力较弱，目前研究产物多集中在甲烷、甲醇、低碳烯烃等低碳产物，二氧化碳加氢合成高碳烃极具挑战性，本项目设计了二氧化碳直接催化加氢高选择性合成汽油燃料烃技术，并通过开展CO2加氢直接合成汽油馏分烃的反应机理、高效多功能复合催化材料各活性组分间相互作用、协同催化效应等研究建立了CO2直接高选择性转化制汽油馏分烃的机理模型，获得了复合催化材料多功能匹配和调变规律，设计和制备了系列高性能二氧化碳加氢制高碳烃（汽油馏分烃、异构烷烃、线性α-烯烃、轻质芳烃等）催化材料。研发的CO2加氢直接合成汽油馏分烃铁基高效多功能复合催化剂显示较高的催化性能和催化稳定性，在CO2转化率约为30%的情况下，汽油馏分烃的时空收率可达到150 mg/(gCat·h)，远超文献报道结果。该催化剂的实验室公斤级放大制备、工业吨级规模放大制备后仍能保持催化性能不变，且成功应用于年产千吨级汽油的二氧化碳加氢制汽油中试过程。研发的CO2催化加氢合成高碳烃过程，在研制的多功能催化上，均在保持适当二氧化碳转化率(~30%)的情况下, 分别高选择性获得异构烷烃、线性α-烯烃和轻质芳烃等高碳烃产品。上述过程为二氧化碳加氢制高碳烃的研究提供了新思路，为二氧化碳加氢制汽油馏分烃的应用开发研究积累了基础数据。项目执行期间，申请人发表本基金资助论文9篇，以通讯作者在Chemical Society Review、ACS Catalysis、Applied Catalysis B等期刊上发表SCI论文6篇，其中影响因子大于10的论文5篇，2篇被选为期刊封面论文，研究成果受到广泛关注，圆满完成预期研究目标。