鄂尔多斯实验室在高氢原子经济性烯烃合成技术领域获重大突破

　　本网讯（草原云·内蒙古新闻网记者 郝少英）记者从内蒙古自治区科技厅了解到，鄂尔多斯实验室近日联合清华大学开展“高氢原子经济性的合成气制烯烃”研究，系统探索提升合成气制烯烃氢原子经济性的创新思路与核心技术，相关成果发表于全球顶尖综合性学术期刊《Science》。这是鄂尔多斯实验室成立以来，首次在国际顶尖学术期刊发表学术研究成果。

　　据了解，合成气直接制备烯烃技术作为新兴催化技术路线，借助多功能催化剂集成水煤气变换、合成气制甲醇、甲醇制烯烃等反应，可大幅缩短生产流程、节约投资成本，并降低物耗与能耗。传统烯烃合成要求原料氢碳比（H₂/CO）＞2，这导致煤基合成气在水煤气变换工段产生大量CO₂排放；同时，原料中的氢元素与氧元素多转化为水，相当于将成本高昂的氢气转化为废水，造成资源浪费。

　　团队研发出一种钠改性的FeCₓ@Fe₃O₄核壳催化剂，其在微观界面上实现了水煤气变换与合成气制烯烃两大功能整合。借助水煤气变换反应，将反应过程中生成的水原位转化为氢气，供烯烃合成再利用，最终将目标产品的氢原子经济性提升至66%~86%，同时大幅抑制水对催化剂的过度氧化作用。本技术的氢原子经济性远超传统路线——传统水煤气变换-甲醇合成（氢碳比 2~2.05）-甲醇制烯烃路线的理论氢原子经济性（50%）及实际值（43%~47%）。团队通过同位素示踪实验及阻断水煤气变换途径的实验，不仅证实了该耦合机制的有效性，还定量明确了催化剂上水煤气变换反应的贡献，为这类催化剂的理性设计奠定了基础。基于在提升合成气转化的氢原子经济性方面的突破，该催化剂实现的水煤气变换-合成气制烯烃耦合路线，相较于传统水煤气变换-甲醇合成-甲醇制烯烃路线，显著降低了总蒸汽消耗量、总废水生成量及CO₂排放量，全生命周期环境因子降低46%。该技术不仅可为现有烯烃生产提供高效替代方案，更凭借对氢气原料的高效利用能力，为碳中和时代绿氢高效应用提供可能。