CO2加氢制取异构烷烃催化剂结构调控与性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21802138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Utilizing CO2 as the carbon source to manufacture value-added hydrocarbons would be a sustainable way of reducing CO2 emissions, replacing fossil fuels and facilitating the storage of renewable energy, if H2 used for converting CO2 was supplied by water electrolysis with renewable electricity. Unfortunately, the activation of CO2 and its hydrogenation to long-chain hydrocarbons are challenging tasks because CO2 is a thermodynamically stable and chemically inert molecule. Environmentally benign and high-octane isoparaffins are ideal gasoline components. However, there is little research on the catalyst for CO2 hydrogenation to isoparaffins, and the developed catalysts have the characteristics of low selectivity to isoparaffins and poor stability. Herein, the program focuses on the study on the structural modulation and catalytic performance of catalyst for CO2 hydrogenation to isoparaffins. The effects of zeolite pore structure and acidty on the product selectivity and coke formation will be investigated during CO2 hydrogenation over Na–Fe3O4/Zeolite multifunctional catalysts. The project will further study the nature and formation mechanism of the coke, explore the reason of zeolite deactivation and the method of zeolite regeneration, and then modulate the distribution of zeolite acid sites by in-situ synthesis and post-modification. Thus, the yield to isoparaffins will be increased obviously during the process of CO2 hydrogenation. The study of this project will provide theoretical guidance for the development and modification of the catalyst for CO2 hydrogenation to higher hydrocarbons, and offer a new route for the efficient utilization of CO2.
以CO2作为碳源,与可再生能源发电分解水产生的氢气催化转化为高附加值的烃类化合物,不仅可实现CO2减排,还可解决对化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储问题。由于CO2具有高度热力学稳定性和化学惰性,CO2活化及其加氢转化合成长链烃极具挑战性。环境友好、辛烷值高的异构烷烃是理想的汽油组分。目前关于CO2加氢制取异构烷烃催化剂研究较少,现有催化剂存在异构烷烃选择性低、稳定性差的特点。本项目拟开展CO2催化加氢直接合成异构烷烃催化剂结构调控与性能研究,研究分子筛的孔道结构和酸性对产物分布和积碳形成的影响,探索积碳物种的本质及形成机制,探讨分子筛失活原因及分子筛再生方法,通过原位合成和后改性法调控分子筛的酸性分布,显著提升CO2加氢过程中异构烷烃的收率,为CO2加氢制取高碳烃催化剂的研发和改进提供理论指导,为CO2的高效资源化利用提供新路线。

结项摘要

二氧化碳催化加氢转化为高附加值的烃类化合物,不仅可实现CO2减排,还可解决对化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储问题。由于CO2具有高度热力学稳定性和化学惰性,CO2活化及其加氢转化合成高碳烃极具挑战性。本项目主要围绕NaFe/Zeolite串联催化体系的构建及其在CO2加氢反应中的构效关系开展了研究。项目研究了分子筛孔道结构和酸性对复合催化剂上CO2加氢产物分布和积碳形成的影响,通过设计具有独特孔道结构和合适Brønsted酸位浓度的复合催化剂,成功将CO2和H2一步、高收率地合成了异构烷烃;通过精准调控复合催化剂中分子筛Brønsted酸位性质,实现了CO2加氢反应中轻质芳烃在芳烃产物中占比达75%,对二甲苯(PX)在二甲苯中占比达72%,达到同类文献报道最高值。项目还通过调变NaFe基催化剂制备中前驱体的种类和比例实现铁氧化物结构组成的转变,继而研究其在CO2加氢反应中的结构性能关系,为该催化剂成功实现吨级批量化制备和工业中试应用奠定了基础。本项目的成功实施将为CO2加氢制取高碳烃催化剂的研发和改进提供理论指导,为CO2的高效资源化利用提供新路线。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Precisely regulating Bronsted acid sites to promote the synthesis of light aromatics via CO2 hydrogenation
精确调控布朗斯台德酸位促进CO2加氢合成轻质芳烃
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.119648
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jian Wei;Ruwei Yao;Qingjie Ge;Dongyan Xu;Chuanyan Fang;Jixin Zhang;Hengyong Xu;Jian Sun
  • 通讯作者:
    Jian Sun
Catalytic Hydrogenation of CO2 to Isoparaffins over Fe-Based Multifunctional Catalysts
铁基多功能催化剂上 CO2 催化加氢制异链烷烃
  • DOI:
    10.1021/acscatal.8b02267
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Catalysis
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Jian Wei;Ruwei Yao;Qingjie Ge;Zhiyong Wen;Xuewei Ji;Chuanyan Fang;Jixin Zhang;Hengyong Xu;Jian Sun
  • 通讯作者:
    Jian Sun
Monometallic iron catalysts with synergistic Na and S for higher alcohols synthesis via CO2 hydrogenation
具有协同 Na 和 S 作用的单金属铁催化剂用于 CO2 加氢合成高级醇
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2021.120556
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ruwei Yao;Jian Wei;Qingjie Ge;Jing Xu;Yu Han;Qingxiang Ma;Hengyong Xu;Jian Sun
  • 通讯作者:
    Jian Sun
Towards the development of the emerging process of CO2 heterogenous hydrogenation into high-value unsaturated heavy hydrocarbons
致力于开发二氧化碳多相加氢生产高价值不饱和重质烃的新兴工艺
  • DOI:
    10.1039/d1cs00260k
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Society Reviews
  • 影响因子:
    46.2
  • 作者:
    Jian Wei;Ruwei Yao;Yu Han;Qingjie Ge;Jian Sun
  • 通讯作者:
    Jian Sun
Structure sensitivity of iron oxide catalyst for CO2 hydrogenation
CO2加氢氧化铁催化剂的结构敏感性
  • DOI:
    10.1016/j.cattod.2020.07.073
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Catalysis Today
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Ruwei Yao;Jian Wei;Qingjie Ge;Jing Xu;Yu Han;Hengyong Xu;Jian Sun
  • 通讯作者:
    Jian Sun

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其他文献

Na-Fe3 O4/ZSM-5催化剂上CO2加氢反应汽油烃产物的组成调控
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1008-1143.2018.05.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    工业催化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚如伟;位健;孙剑;葛庆杰
  • 通讯作者:
    葛庆杰

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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