Co-水滑石基催化剂用于高效光驱动费托合成制备高附加值碳烃化合物

　　石油是人类社会生产和生活不可缺少的能源，它作为一种战略资源关乎着一个国家的经济命脉。我国作为一个能耗大国，富煤贫油是我国能源分布的一个显著特点，如何通过原料煤来实现一系列石油产品的制备显得更加的重要。费托合成是以煤、天然气为原料首先转换成合成气（CO和H₂）然后在高温高压条件下转换为高附加值燃料或化学品。 

　　钴基催化剂作为一种高效的制备高碳烃催化剂被广泛的应用于传统的费托合成中，然而在传统的费托合成中反应条件苛刻，耗能严重并且对环境污染严重；相比于传统热催化而言，利用太阳能作为能源载体来驱动反应，具有室温常压等独特优势，作为一种理想的洁净能源技术而备受瞩目。水滑石（Layered double hydroxides（LDH）），是一类二维层状阴离子型化合物，以其层间离子可调控，层板金属可调控，层厚度可调节等优点而广泛的应用与光、电催化领域。基于此中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员团队首次以CoAl-LDH为前驱体在不同的温度条件下还原得到不同类型的负载型钴基催化剂。该研究工作对两种不同类型的催化剂在光驱动CO加氢反应中所产生的性能差异做出了详细的分析，并且通过详细的理论计算给出了两种催化剂加氢和碳碳偶联的差异。该工作为利用太阳能驱动费托合成反应提供了新的思路，相关的研究成果发表在2019年3月24日的《Nano Energy》上。 

　　图1. 通过在不同温度下H2还原CoAl-LDH纳米片前体而形成的不同Co-x催化剂，指出了每种Co-x催化剂的CO加氢选择性。 

　　在本研究中，该研究组首次以CoAl-LDH为前驱体在不同的温度条件下还原得到不同类型的负载型钴基催化剂（低温还原条件下得到Co₃O₄/Al₂O₃，高温还原条件得到Co/Al₂O₃），并对其CO加氢的性能进行了考察；通过利用北京同步辐射装置1W1B-XAFS实验站开展的X射线吸收等实验分析和详细的理论计算给出了两种催化剂加氢和碳碳偶联的差异。该工作为利用太阳能驱动费托合成反应提供了新的思路。 

　　发表文章： 

　　Zhenhua Li, Jinjia Liu, Yufei Zhao, Run Shi, Geoffrey I.N. Waterhouse, Yuanshen Wang, Li-Zhu Wu, Chen-Ho Tung and Tierui Zhang* Photothermal hydrocarbon synthesis using alumina-supported cobalt metal nanoparticle catalysts derived from layered-double-hydroxide nanosheets Nano Energy, 2019, 60, 467-475.