碱金属助剂对Cu/ZnO/Al2O3催化剂上合成气制备低碳混合醇的促进作用

低碳醇（C₂₊OH），不仅可以作为燃料直接燃烧，同时也可以代替甲基叔丁基醚（MTBE）作为燃料添加剂用来提高汽油的辛烷值。煤炭、天然气以及生物质等可以首先转化为合成气进而直接制备C₂₊OH。传统的Cu/ZnO/Al₂O₃甲醇合成催化剂经碱金属助剂改性后，可以很好地用于C₂₊OH的合成。碱金属助剂一方面可以提高乙醇等C₂₊OH 的收率，另一方面可以很好地抑制烷烃等副产物的生成。碱金属对C₂₊OH的促进作用研究不仅可以更好地理解催化反应机理，同时可为催化剂的开发提供一定的借鉴和指导。

近日，厦门大学、美国太平洋西北国家实验室和中化泉州石化有限公司合作报道了碱金属助剂Cs在合成气制C₂₊OH中的促进作用。实验研究表明碱金属提高C₂₊OH的时空产率主要是通过促进起始C–C键的生成。他们进而通过DFT计算与实验相结合，系统研究了Cs在起始C–C键的过程中的作用机理。

DFT计算结果表明，在ZnCu（211）表面，起始C–C的生成主要来自于两分子HCO中间产物之间的偶联。在ZnCu（211）表面修饰Cs₂O助剂，不仅可以帮助稳定HCO与H₂CO等含氧中间产物在表面的吸附，并且可以降低两分子HCO之间偶联反应的活化能垒，从而促进HCO与HCO/H₂CO之间的偶联生成起始C–C键。此外，Bader电荷分析表明，Cs₂O助剂虽然不能显著改ZnCu（211）表面的电荷分布，但是该助剂可以通过降低H₂CO中间产物上的电荷来促进HCO对H₂CO的亲和进攻反应，从而有利于起始C–C键的生成。

该研究成果已发表在ACS Catalysis期刊上，第一作者是博士生孙杰。

该研究工作得到了国家自然科学基金委、国家留学基金委和中化泉州石化有限公司等的大力支持。

该论文作者为：Jie Sun, Qiuxia Cai, Yan Wan, Shaolong Wan, Li Wang, Jingdong Lin*, Donghai Mei*, and Yong Wang*

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

The promotional effects of cesium promoter on higher alcohol synthesis from syngas over cesium-promoted Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts

ACS Catal., 2016, 6, 5771-5785, DOI: 10.1021/acscatal.6b00935

王勇教授

http://www.x-mol.com/university/faculty/14092

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