煤化工高效稳定催化剂成功研制

记者2月5日从中国科学院山西煤炭化学研究所获悉，该所研究员张斌团队在α-烯烃氢甲酰化中取得新进展，为煤炭变身高端化学品开辟了新路径。相关成果日前发表于国际期刊《ACS催化》。

煤炭或生物质气化生成的合成气经铁基费托合成可获得一系列不同碳数的α-烯烃。这些α-烯烃进一步与合成气经氢甲酰化反应可得长链脂肪醛，成为制备香料、药物、表面活性剂等产品的重要原料。这被视为推动煤化工向精细化、高值化转型的新方向。

然而，在氢甲酰化反应中，目前工业上广泛使用的铑、钴基均相催化剂，都面临反应条件严苛、反应后底物与催化剂难分离等问题。相比之下，价格更低的钴基催化剂应用潜力更大。但与铑基催化剂相比，负载型钴基催化剂的活性通常较低，且在反应中容易因一氧化碳等分子的强配位作用而流失，稳定性欠佳。

针对上述难题，研究团队提出构筑“钴—碳化钼界面”的新思路，通过控制碳化钼的形貌和厚度来优化界面结构。研究团队成功打造出两种高效界面位点：一种是部分氧化的碳化钼纳米颗粒与钴颗粒形成的Co-MoOx位点，能显著降低反应的“能量门槛”，让氢甲酰化反应速率大幅提升。在1-己烯氢甲酰化测试中，其催化活性是传统钴基催化剂的10.7倍。另一种是碳化钼纳米薄膜与钴原子形成的Co-Mo2C位点，通过形成稳定的化学连接，牢牢“锁住”钴原子，有效解决了催化剂流失问题，大幅提升了反应稳定性。

这项研究不仅为设计高效、稳定的钴基氢甲酰化多相催化剂提供了新思路，也为煤炭资源的高附加值转化提供了可行的技术路线，有望推动相关精细化学品产业绿色升级。