青島能源所開(kāi)發(fā)出無(wú)硫催化劑實(shí)現烴基生物柴油的綠色生產(chǎn)
烴基生物柴油(又稱(chēng)綠色柴油)是由廢棄油脂等加氫脫氧而來(lái)的烴類(lèi)物質(zhì),是國際公認的綠色清潔燃料。在工業(yè)上,實(shí)現廢棄油脂加氫脫氧的催化劑主要為過(guò)渡金屬硫化物(如CoMoS),因硫元素易于流失,需要在催化反應中不斷地補充含硫化合物,以維持催化劑活性,這導致了生產(chǎn)成本增加、設備腐蝕及環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)高效、穩定的無(wú)硫催化劑對綠色柴油的規?;茝V意義重大。
受限于無(wú)硫催化劑的長(cháng)期穩定性差和催化效率低等原因,目前工業(yè)應用中還沒(méi)有能夠替代金屬硫化物的催化劑。近日,青島能源所多孔催化材料研究組開(kāi)發(fā)出了一種全新的受阻型路易斯酸堿對(FLPs)催化劑,在無(wú)任何添加劑的條件下,能夠實(shí)現油脂向綠色柴油的高效催化轉化,連續運行500 h以上沒(méi)有活性損失(圖1)。該催化體系可以拓展至餐廚廢油、大豆油、棕櫚油、動(dòng)物油脂等原料,完全轉化為綠色柴油的運行空速為6.0 h-1,遠高于商業(yè)催化體系的0.5~3.0 h-1,展示出了優(yōu)異的催化性能。
圖1. FLPs催化劑連續流催化大豆油脫氧制備綠色柴油(反應溫度350 °C,氫壓3.0 MPa,質(zhì)量空速6.0 h-1)
此外,面向實(shí)際工業(yè)應用,研究組進(jìn)行了催化劑的批量制備及成型,并驗證了成型催化劑在1000 h連續流反應中仍然具有優(yōu)異的活性及穩定性。該FLPs催化劑在催化活性、穩定性、成本、環(huán)保屬性等方面均具優(yōu)勢,有望替代商用硫化態(tài)催化劑,為綠色柴油產(chǎn)業(yè)提供更綠色、更高效的工藝方案。相關(guān)研究成果以“Frustrated Lewis pair catalyst realizes efficient green diesel production”為題發(fā)表于《Nature Communications》期刊上,這也是Nature系列期刊上首篇關(guān)于綠色柴油合成的研究型論文。
文章第一作者為青島能源所李德昌副研究員,通訊作者為王光輝研究員。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項目的支持。(文/圖 李德昌)
原文鏈接: https://doi.org/10.1038/s41467-024-47591-z
附件下載: