山西煤化所在長鏈α-烯烴氫甲酰化制取正構醛方面取得重要進展
中國科學院山西煤炭化學研究所（以下簡稱山西煤化所）經數十年的研究積累，開發了國際領先的煤制油技術，實現了大規模工業應用，形成了670萬噸/年的產能，為國家能源安全和可持續發展做出了重要貢獻。在煤制油技術的初級產物中，α-烯烴占比超過50%，其中中長鏈α-烯烴(C6+)年產能就達數十萬噸，這是石油化工難以直接獲取的優質化工原料。但由于碳數相近的混合烴性質相似，直接分離出α-烯烴非常困難且代價高昂，目前只能將其加氫轉化為油品，造成優質資源的巨大浪費。山西煤化所曹直研究員團隊提出將煤制油初級產品中長鏈α-烯烴經氫甲酰化定向轉化為中高碳數醛，一方面實現了煤制油初級產品的高附加值利用，另一方面降低相近碳數產物的分離難度。
曹直團隊近期提出了實現烯烴氫甲酰化超高區域選擇性新策略，相關研究發表在《自然》（Nature）上雜志上。近日，該團隊與清華大學、中科合成油技術股份有限公司等團隊合作，將該方法拓展應用到中長鏈α-烯烴氫甲酰化中。研究團隊通過將亞納米銠團簇精準封裝在純硅MFI分子篩的正弦通道內，制備出新型負載型催化劑，其在C6-C12 α-烯烴氫甲酰化反應中，實現了對目標正構醛產物超過99.7%的區域選擇性，這項指標超過了目前文獻報道的所有的多相催化劑和大部分均相催化劑。該團隊結合球差矯正透射電子顯微鏡、原位X射線吸收譜和紅外光譜等一系列先進表征技術，揭示了銠團簇分子篩孔道內的分布情況和局域精細結構。通過第一性原理計算，揭示了Rh團簇與分子篩骨架之間的協同效應，闡明了其對定向生成正構醛產物的內在機制。該研究不僅為設計高效、高選擇性長鏈α-烯烴氫甲酰化催化劑提供了一種創新方案，也為多孔材料封裝金屬團簇催化劑的可控合成和催化應用提供了新的思路。
5月15日，相關研究成果發表在《自然-催化》（Nature Catalysis）上。本研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科合成油技術股份有限公司研究基金等的支持。
相關論文鏈接：
Nature：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07342-y
Nature Catalysis?：https://doi.org/10.1038/s41929-024-01155-y?
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