Китайские ученые решили проблему выбора между активностью и селективностью при каталитическом получении легких олефинов из синтез-газа и достигли рекордного выхода — 48%. К числу этих олефинов относятся этилен, пропилен и бутилен, из которых получают одни из наиболее распространенных видов пластика. Исследование опубликовано в журнале Science.
На протяжении более века химики активно использовали процесс Фишера — Тропша, при котором из синтез-газа (смесь водорода и угарного газа) образуются углеводороды. В качестве катализаторов при этом ученые использовали железо и кобальт. Шесть лет назад китайские ученые разработали альтернативный процесс — OXZEO, при котором они использовали катализаторы на основе оксидов металлов и цеолитов (алюмосиликатов). При этом повысилась селективность — выход целевых продуктов, то есть легких олефинов (этилен, пропилен, бутилен). Но при этом все равно остались проблемы. Например, в процессе Фишера — Тропша наибольший выход легких олефинов составил 26%, а в случае с OXZEO — 27%. Эти пределы связаны с проблемой выбора между активностью катализатора и селективностью, так как при повышении активности снижается селективность.
В новой работе китайские ученые улучшили метод OXZEO, используя катализаторы на основе германий-замещенных алюминофосфатов. Они показали, что такие катализаторы могут повысить выход целевой реакции по сравнению с побочными. Благодаря этим катализаторам повышается число активных центров и уровень промежуточных веществ, нужных для конверсии синтез-газа в легкие олефины. В результате исследователи достигли рекордного выхода легких олефинов — 48%.
Чтобы подтвердить механизм, ученые также исследовали возможность применения кремний- и магний-замещенных алюминофосфатов. Однако такие катализаторы не смогли эффективно «нейтрализовать» побочные реакции гидрирования и олигомеризации, из-за чего выход легких олефинов не удалось повысить.
Ученые считают, что их результаты могут быть важны для разработки других катализаторов на основе цеолитов. Также они отметили, что использование таких катализаторов вписывается в рамки «зеленой» химии.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
