【摘要】 化石能源是现代社会发展的基石.我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特征决定了发展新型煤化工不仅是缓解石油资源短缺、保障能源安全的关键路径,更是推动能源结构转型、落实“双碳”战略目标的必然选择.开发以合成气（CO/H₂）为原料直接制备液体燃料、醇类及烯烃等高附加值化学品的低碳高效催化技术,对实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义.其中,费托合成（FTS）与氢甲酰化反应作为合成气转化制液体燃料及含氧化合物的核心工艺,长期面临催化剂活性与选择性难以协同优化、产物分布调控复杂、均相催化剂分离困难等工业化挑战.本文系统总结了中国科学院大连化学物理研究所合成气转化与精细化学品催化研究中心（DNL0805）在费托合成和多相氢甲酰化领域二十余年的研究进展.基于“催化剂设计—反应机理解析—工艺优化—工业示范—产物升级”的全链条创新视角,重点阐述了以下成果:（1）费托合成产物调控:针对传统费托合成产物分布宽、产物选择性难以调控的问题,提出炭载钴基催化剂（Co/AC）的精准设计策略,通过调节活性中心的精细结构实现费托合成产物选择性定向调变,首次提出金属钴与碳化钴组成的界面是合成气制高碳α-醇的双活性中心,完成世界首例万吨级合成气制高碳醇工业试验和15万吨/年炭载钴基浆态床合成气制油工业示范;（2）多相氢甲酰化技术突破:针对烯烃氢甲酰化反应的技术瓶颈,提出全新的“均相多相化”催化剂设计理念,通过有机膦配体结构调控及多孔有机聚合物（POPs）中丰富的高度露裸的P物种与金属离子的多种配位键相对牢固键合的固载化策略,实现单一烯烃（乙烯、丙烯等）及费托合成副产混合烯烃的高效转化,并建成全球首套基于固定床工艺的5万吨/年乙烯多相氢甲酰化及其加氢制正丙醇工业装置;（3）产物分离与高值化利用:开发萃取-精馏耦合技术实现费托产物中烷烃与高碳醇的高效分离,并进一步通过醇脱水、氧化及烯烃聚合等反应路径,将高碳醇转化为线性α-烯烃（LAO）、聚α-烯烃（PAO）及短链脂肪酸等高值化学品,拓展了煤基化学品的产业链.最后,从催化剂设计与规模化制备、反应工艺优化及多技术耦合等角度,探讨合成气催化转化技术的未来发展方向,为实验室成果向工业应用的跨越提供理论支撑.本文旨在为高效费托合成与多相氢甲酰化催化体系的构建提供新思路,同时为推动低碳煤化工技术的高端产业化发展及能源结构的转型提供借鉴.更多还原

【Abstract】 Fischer-Tropsch synthesis（FTS） and hydroformylation are pivotal chemical processes for converting syngas and olefins into valuable hydrocarbons and chemicals. Recent advancements in catalyst design, reaction mechanisms, and process optimization have significantly improved the efficiency, selectivity, and sustainability of these processes. This Account introduces the relevant research activities in the Research Center for Catalysis in Syngas Conversion and Fine Chemicals（DNL0805） of Dalian Institute of Chemical Physics（DICP）, Chinese Academy of Sciences. The reactions of interests include FTS, heterogeneous hydroformylation of olefins, alcohol dehydration and oxidation, and α-olefin polymerization, with the emphasis on developing innovative catalysts and processes to address the challenges of traditional processes. Exemplified by the discovery of robust Co-Co₂C/AC for FTS and Rh₁/POPs-PPh₃ for heterogeneous hydroformylation of olefins, it demonstrates how lab-scale fundamental understandings on the active sites of catalysts leads to pilot-plant scale-up and finally commercial technologies. Perspectives on the challenges and directions for future developments in these exciting fields are provided.更多还原