Niγ-Al2O3FeCrAl丝网催化剂的制备及其甲烷水蒸气重整制氢催化性能

催化剂
石　油　炼　制　与　化　工
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ
２０２０年８月　
第５１卷第８期
收稿日期：２０２０ ０２ １８；修改稿收到日期：２０２０ ０４ ０３。

作者简介：王阳峰，硕士，工程师，主要研究方向为氢能、石油
化工工艺及节能技术。

通讯联系人：张莉，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｚｈａｎｇ＠ｅｃｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。

基金项目：中国石油化工股份有限公司合同项目（１１７０１８ ６）。

犖犻 犃犾２犗３?犉犲犆狉犃犾丝网催化剂的制备及其甲烷
水蒸气重整制氢催化性能
王阳峰１，丁　强２，陈　锋２，王红涛１，张　英１，徐　宏２，张　莉２
（１．中国石化大连（抚顺）石油化工研究院，辽宁大连１１３００１；
２．华东理工大学机械与动力工程学院）
摘　要：采用浆液法制备用于甲烷水蒸气重整制氢（ＭＳＲ）的Ｎｉ? Ａｌ
２Ｏ３?ＦｅＣｒＡｌ
网状催化剂，利用扫描电
子显微镜、Ｘ射线衍射、氮气物理吸附、热震法和超声振荡法研究该催化剂的表面形貌、晶型结构、孔特性、热稳定性和涂层与基体间的结合性能。

采用自行搭建的ＭＳＲ试验系统，以甲烷转化率为指标对自制网状催化剂和商用颗粒型催化剂在不同反应温度和空速下的催化性能进行评价。

结果表明：与商用颗粒型催化剂相比，自制网状催化剂具有更大的比表面积，在高空速下的甲烷转化率明显更优；但自制网状催化剂应用于ＭＳＲ反应还存在产物中ＣＯ含量较高、催化剂易积炭等问题，有待进一步优化催化剂的活性组分。

关键词：甲烷水蒸气重整　制氢　网状催化剂　ＦｅＣｒＡｌ基体　浆液法
普遍认为，氢能是２１世纪发展潜力最大的清洁能源［１ ２］。

随着社会的进步发展，人类对能源、资源的需求与消耗不断提高，全球变暖、能源短缺问题日益凸显，对能源结构进行调整和升级已迫在眉睫。

氢气作为一种高密度的能量载体，具有来源广泛［３ ４］、清洁高效的特点，应用前景广阔。

氢能的开发利用可以为解决能源环境问题提供重要途径，符合能源资源可持续发展的战略要求［５］。

在现有的制氢技术中，广泛使用的是甲烷水蒸气重整技术［６］。

甲烷水蒸气重整过程是吸热反应，相较于其他制氢技术，重整气体中的ＣＯ含量低，生产的合成气中氢含量更高，并且甲烷的氢碳比是所有烃类中最高的，因而被认为是最合适的制氢原料［７］。

催化反应过程对催化剂的活性和稳定性有很高的要求。

与常规催化剂相比，结构化催化剂具有比表面积大、床层压降低、传质系数高、易于工程放大等优点［８］，可以在反应过程中保持良好的活性和稳定性，提高目的产物的选择性和催化效率，成为了催化领域的研究热点。

目前结构化催化剂在有害气体处理、催化燃烧、制氢反应和费托合成等领域［９ １２］已经得到越来越多的应用［１３］。

本课题采用浆液法制备Ｎｉ Ａｌ
２Ｏ３?ＦｅＣｒＡｌ网状催化剂，对催化剂进行相关的研究和表征，自行搭建甲烷水蒸气重整制氢评价试验系统，研究所开发网状催化剂的催化性能，并与商用颗粒型
催化剂进行对比分析。

１　实　验
１ １　原料与试剂
ＦｅＣｒＡｌ丝网，主要成分是０Ｃｒ２１Ａｌ６，规格为２０目，由柏林金属丝网有限公司生产；拟薄水铝石，由Ｓａｓｏｌ公司生产；去离子水，由华东理工大学净化水厂生产，作溶剂用；Ｎｉ（ＮＯ
３
）
２
·６Ｈ
２Ｏ
和丙三醇，分析纯，由国药集团化学试剂公司生产；ＮａＯＨ和丙酮，分析纯，由上海凌峰化学试剂公司提供；羟乙基甲基纤维素，化学纯，由上海泰坦科技有限公司生产。

１ ２　犖犻? 犃犾２犗３?犉犲犆狉犃犾网状催化剂的制备
１ ２ １　犉犲犆狉犃犾基体预处理　首先需对催化剂基体表面进行预处理改性，以增加涂层负载的附着点。

本课题使用的催化剂基体为直径２５ｍｍ的ＦｅＣｒＡｌ丝网圆片。

基体预处理过程包括清洁和高温氧化。

首先将ＦｅＣｒＡｌ基体在丙酮中室温超声清洗３０ｍｉｎ，再于６０℃水浴下在质量分数为１０％的ＮａＯＨ溶液中浸泡１０ｍｉｎ，随后在室温下使用
第８期王阳峰，等．Ｎｉ Ａｌ２Ｏ３
?ＦｅＣｒＡｌ丝网催化剂的制备及其甲烷水蒸气重整制氢催化性能质量分数为１０％的ＨＮＯ３溶液对样品进行超声清洗５ｍｉｎ，最后在９５０℃恒温处理１０ｈ。

高温氧化后的ＦｅＣｒＡｌ基体表面形态如图１所示。

图１　犉犲犆狉犃犾基体高温氧化后的表面犛犈犕照片
１ ２ ２　浆液制备　浆液法是目前应用最为广泛
的催化剂载体制备技术，所制备的载体具有厚度大、负载量高等优点。

将拟薄水铝石在５５０℃下焙烧４ｈ得到 Ａｌ２Ｏ３粉末，称取一定质量的 Ａｌ２Ｏ３粉末，按比例加入去离子水作为溶剂，再加入羟乙基甲基纤维素和丙三醇分别作为添加剂和分散剂，配制成固含量（狑）为２０％的混合溶液。

为了保证各组分能够充分混合，将混合溶液用磁力搅拌器搅拌１ｈ，再将其置于球磨罐，放入卧式行星球磨机中球磨２４ｈ，
制得氧化铝浆液。

１ ２ ３　涂层负载　涂层涂覆过程中使用浸渍提拉机控制提拉速度和浸渍时间。

将氧化后的ＦｅＣｒＡｌ基体垂直浸入氧化铝浆液中，浸渍６０ｓ
，以一定的提拉速度匀速提拉，
吹扫去除基体表面的多余浆液，将样品干燥２ｈ后放入马弗炉中，以一定的速率升温至５５０℃，焙烧２ｈ后随炉冷却。

为了提高涂层的负载量，一般采用两次涂覆，第二次涂覆的操作步骤与上相同。

涂层涂覆结束得到催化剂的 Ａｌ２Ｏ３
ＦｅＣｒＡｌ金属丝网载体。

１ ２ ４　活性组分负载　首先配制活性组分的溶液，将Ｎｉ（ＮＯ３）２·
６Ｈ２Ｏ加入一定量的去离子水中，制备出浓度为２ｍｏｌＬ的Ｎｉ（ＮＯ３）２水溶液。

接着将带涂层的 Ａｌ２Ｏ３ＦｅＣｒＡｌ金属丝网载体浸入溶液，浸渍５ｈ。

在一定温度下干燥１ｈ后于６００℃下焙烧４ｈ。

重复上述过程直至催化剂的
Ｎｉ负载量（狑）达到１３％，即得到自制Ｎｉ? Ａｌ２Ｏ３?ＦｅＣｒＡｌ网状催化剂（简称自制网状催化剂）。

１ ３　催化剂表征
催化剂的表面微观形貌采用日本日立公司生产的Ｓ３４００型扫描电子显微镜进行表征，通过美国ＥＤＡＸ公司生产的Ｆａｌｉｏｎ６０Ｓ型能谱（ＥＤＳ）仪对催化剂表面的元素组成进行分析，表面宏观形
貌采用Ｏｌｙｍｐｕｓ公司生产的ＢＸ５１型光学显微镜拍摄。

载体和催化剂的表面晶型采用日本理学电机公司生产的Ｄ?ｍａｘ２５５０ＶＢ?ＰＣ型转靶全自动Ｘ射线衍射仪测定，在２ 为１０°～８
０°范围进行扫描。

采用美国Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ公司生产的ＡＳＡＰ２０１０型氮气比表面积及孔径分析仪测定载体和催化剂的Ｎ２吸附 脱附曲线，分析前将样品在２５０℃下脱气６ｈ，用ＢＥＴ方程计算比表面积。

涂层的结合力采用热震法和超声振荡法评价。

热震试验表征涂层的抗热冲击性能，于马弗炉中进行，将样品在不同温度下处理０．５ｈ，随后取出并冷却至室温，重复２０次，记录样品处理前后的质量差，
涂层与基体的结合性能以涂层脱落率加以表征。

超声振荡试验在恒温超声波清洗机ＳＢＬ １０ＤＴ（４０ｋＨｚ，１８０Ｗ）中进行，样品浸泡在石油醚介质中超声振荡３０ｍｉｎ，随后在１２０℃下干燥１ｈ，并测量质量变化。

１ ４　重整制氢反应评价试验
１ ４ １　试验系统　图２为甲烷水蒸气重整制氢试验系统的流程示意。

整个系统由物料供应及调控模块、
预热模块、反应模块、温度测量及控制模块、数据采集模块、产物采集及分析模块等部分组成。

石　油　炼　制　与　化　工 ２０２０年第５１卷
１ ４ ２　试验步骤　将催化剂装填入管式反应器
中，
检查装置的气密性和工作状态，随后以一定流量通入Ｈ２?Ｎ２混合气体对催化剂进行还原，还原过程中先以１０℃?
ｍｉｎ升温至５００℃，再以２℃
ｍｉｎ升温至８００℃，恒温处理２ｈ。

还原结束后，用Ｎ２吹扫３０ｍｉｎ，再将去离子水通入预热器汽化，并通入ＣＨ４，保持水碳摩尔比为３∶１、预热器出口温度为３００℃、管式反应器的温度为６００～８００℃，稳定４０ｍｉｎ后用冷凝器和气液分离器除
去产物中的Ｈ２Ｏ，并将剩余气体接入气相色谱分析仪分析产物组成。

为了评价自制的Ｎｉ Ａｌ２Ｏ３
?ＦｅＣｒＡｌ催化剂，在不同温度和空速下将其与商用颗粒型催化剂的催化反应性能进行对比。

此商用颗粒型催化剂选用国内某厂家生产的甲烷水蒸气转化催化剂，其主要成分为Ａｌ２Ｏ３，
ＮｉＯ，ＣａＯ，该催化剂的比表面积为１７ｍ２ｇ。

１ ４ ３　反应性能评价指标　催化剂的甲烷重整
反应性能评价以甲烷转化率（犡ＣＨ４）为指标，其计算式为：
犡ＣＨ４＝犉ＣＨ４，ｉｎ－犉ＣＨ４，ｏｕｔ
犉ＣＨ４，ｉｎ
×１００％
式中：犉ＣＨ４，ｉｎ表示反应系统进口的甲烷流量，Ｌｈ；犉ＣＨ４，ｏｕｔ表示反应系统出口的甲烷流量，
Ｌｈ。

２　结果与讨论
２ １　催化剂载体的表征结果
图３为催化剂的 Ａｌ２Ｏ３
ＦｅＣｒＡｌ金属丝网载体的光学显微镜照片。

从图３可以看出，氧化铝涂层在ＦｅＣｒＡｌ金属丝网基体上分布均匀，负载量高，未发生网孔阻塞的情况，涂层表面的少量裂纹主要集中在丝网节点等非连续处。

图４为氧化铝涂层的ＸＲＤ图谱。

由图４可以看出，涂层的 Ａｌ２Ｏ３特征峰非常显著。

由ＢＥＴ方程得到该氧化铝涂层
的比表面积为１９０ｍ２ｇ。

图３ 犃犾２犗３
?犉犲犆狉犃犾
载体的光学显微镜照片图４ 犃犾２犗３
?犉犲犆狉犃犾金属丝网载体上氧化铝涂层的犡犚犇图谱
●—Ｆｅ（Ｃｒ）；▲—α Ａｌ２Ｏ３；■— Ａｌ２Ｏ３
甲烷水蒸气重整制氢的反应温度较高，一般为７００～８００℃，因此需要催化剂载体具有很高的热稳定性。

为了明确催化剂载体上氧化铝涂层的可使用范围，选择６００，７００，８００，８２５，８５０，８７５，９００℃共７个温度作为测试温度对涂层在高温下
的热稳定性进行考察。

图５为从采用不同温度处理后的载体上刮下的涂层粉末的ＸＲＤ图谱。

由图５可知：当处理温度低于８５０℃时，涂层的晶型主要是 Ａｌ２Ｏ３，表明在此温度条件下，涂层未发生烧结，一直保持着具有较大比表面积和孔体积的晶型；而当处理温度超过８５０℃时，
氧化铝涂层的晶型开始由 晶型向 晶型转变，至处理温度为９００℃时便出现大量的 晶型，表明在处理温度为８５０～９００℃的
条件下，涂层发生颗粒烧结等情况，其晶型由高比表面积的晶型向高温稳定的低比表面积晶型转变。

据此可知，浆液法制备的氧化铝涂层更适合温度低于８５０℃的应用场合。

为了充分发挥氧化铝涂层的性能，应保证 Ａｌ２Ｏ３ＦｅＣｒＡｌ金属丝网载体的使用温度不超过８５０℃，并采用合理的排布方式等对反应器内的温度场加以设计以防止局部热点的形成。

图５　不同处理温度下涂层的犡犚犇图谱
２３
第８期王阳峰，等．Ｎｉ Ａｌ
２Ｏ３?ＦｅＣｒＡｌ
丝网催化剂的制备及其甲烷水蒸气重整制氢催化性能在温度为６００，７００，８００，９００℃下对氧化铝涂
层进行热震试验，随后进行超声振荡试验，热震和
超声振荡条件下涂层的质量损失情况（脱落率）如
图６所示。

从图６可以看出，涂层在９００℃下的热
震试验脱落率为３．２６％，其余温度下脱落率均低
于３％，说明氧化铝涂层与ＦｅＣｒＡｌ基体间的结合
力在纯粹受热应力时较好，氧化铝涂层的抗热冲
击能力强。

但是频繁的温度切换会导致氧化铝涂
层在超声振荡下的脱落率明显增大，随着热震温度的提高，氧化铝涂层超声振荡脱落率从６００℃时的４．３４％提高到９００℃时的８．２８％，结合性能明显变差，这是因为涂层的负载量较大，ＦｅＣｒＡｌ基体与涂层间因热膨胀产生的形变差较大，在循环热处理过程中涂层产生了不可逆转的裂纹缺陷，随后在机械力作用下造成了涂层的脱落。

图６　热震和超声振荡条件下催化剂
载体上涂层的质量损失
■—热震；■—超声振荡
２ ２　犖犻? 犃犾２犗３?犉犲犆狉犃犾催化剂的表征
图７为自制网状催化剂的表面宏观形貌和ＳＥＭ照片。

由图７可以看出，负载活性组分后，在载体的氧化铝涂层表面可以观察到许多颗粒状物质，但催化剂载体负载活性组分前后的表面形貌变化不大，这是因为催化剂的颗粒较小，而且活性组分的负载量相对较小。

催化剂表面呈现淡绿色则是因为催化剂焙烧过程中产生了ＮｉＯ，由于氧化铝涂层极不均匀的表面缺陷，ＮｉＯ可以以微小颗粒的形式分布在涂层上。

经ＥＤＳ表征确定，催化剂表面的元素主要有Ａｌ，Ｏ，Ｎｉ，其中活性组分Ｎｉ的负载量（狑）为１３．９６％。

从自制网状催化剂表面刮取负载层，进行催化剂的ＸＲＤ物相表征和孔特性的表征，结果如图８和图９所示。

由图８可以看出，负载层在２ 为６６．６５°处的特征峰最强，在２ 为６２．５４°
处
图７　自制网状催化剂的宏观形貌和犛犈犕照片
的特征峰非常微弱，说明催化剂表面的主要组分为 Ａｌ
２Ｏ３
，其ＮｉＯ的含量很低。

图８　自制网状催化剂的犡犚犇图谱
▲— Ａｌ
２Ｏ３；◆—Ｎｉ
Ｏ
图９　自制网状催化剂的孔特性曲线
■—吸附过程；●—脱附过程
由ＢＥＴ方程得到自制网状催化剂的比表面积为１４５ｍ２?ｇ，远高于商用颗粒型催化剂的比表
３
３
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面积（１７ｍ２ｇ），但比载体上氧化铝涂层的比表面积（１９０ｍ２ｇ）降低了２４％，这主要是由于活性组分的吸附所致。

２ ３　催化性能
将商用颗粒型催化剂与自制网状催化剂分别应用于甲烷水蒸气重整制氢，以ＣＨ
４
转化率为指标，在常压下，对比两种催化剂在不同反应温度和空速下的催化性能。

２ ３ １　温度的影响　由于浆液法制备的催化剂
氧化铝涂层的使用温度不宜超过８５０℃，而颗粒催化剂的设计使用温度不低于５００℃，因此进行了６００，７００，８００℃这３个反应温度下的试验，考察两种催化剂的催化性能差异。

表１为空速为４．０Ｌ?（ｇ·ｈ）的条件下，商用颗粒型催化剂和自
制网状催化剂作用下的ＣＨ
４
转化率与反应温度的关系对比。

表１　两种催化剂作用下犆犎
４
转化率与
反应温度的关系对比
反应温度℃
ＣＨ４转化率，％
商用颗粒型催化剂自制网状催化剂６００８１．４７６．７
７００９０．０８７．４
８００９５．３９４．６
由表１可以看出：由于甲烷水蒸气重整制氢是一个强吸热反应，无论是使用商用颗粒型催化剂还是自制网状催化剂，随着反应温度的升高，
反应的ＣＨ
４
转化率均不断提高；使用商用颗粒型
催化剂的反应体系中，８００℃下ＣＨ
４
转化率比６００℃下高１３．９百分点；使用自制网状催化剂的
反应体系中，８００℃下ＣＨ
４
转化率比６００℃下高１７．９百分点。

由表１还可以看出，商用颗粒型催化剂在高温下的反应性能优于自制网状催化剂，但随着反应温度的提高这种相对优势在逐渐减小。

这是因为对于甲烷水蒸气重整制氢而言，商用颗粒型催化剂中的ＣａＯ可以发挥吸收剂的作用，从而与Ｎｉ组成双功能催化剂进而强化反应。

但是，本研究的自制网状催化剂未添加任何助剂，而单一功能催化剂的性能没有双功能催化剂的性能好。

此外，试验中发现，试验结束后取出的自制网状催化剂表面呈现黑色，这是因为此单一组分的催化剂不能有效防止催化剂积炭的发生。

２ ３ ２　空速的影响　根据商用颗粒型催化剂推荐的使用空速，对两种催化剂在空速为３．０～１６．０Ｌ（ｇ·ｈ）条件下的催化性能加以对比，并进一步设计了自制网状催化剂在高空速下的催化试验。

图１０为反应温度为８００℃时商用颗粒型催化剂和自制网状催化剂作用下的ＣＨ
４
转化率与空速的关系对比。

图１０　不同催化剂作用下犆犎
４
转化率与空速的关系
◆—商用颗粒型催化剂；●—自制网状催化剂
由图１０可以看出：总体而言，无论是使用商
用颗粒型催化剂还是自制网状催化剂，ＣＨ
４
转化率均随空速的提高而降低；使用商用颗粒型催化剂时，低空速［空速为３．０～５．０Ｌ?（ｇ·ｈ）］下的ＣＨ４转化率较高，可达９５％以上；使用自制网状
催化剂时，同等低空速下的ＣＨ
４
转化率低于商用
颗粒型催化剂，但使用自制网状催化剂时的ＣＨ
４转化率随空速的升高而降低得较为缓慢，直至在
高空速［空速为８．０～１６．０Ｌ?（ｇ·ｈ）］下的ＣＨ
４转化率高过商用颗粒型催化剂。

图１１为高空速条件下使用自制网状催化剂时
的ＣＨ
４
转化率、产物组成与空速的关系。

由图１１可知，在空速为８．０～２０．０Ｌ?（ｇ·ｈ）的条件下，ＣＨ４转化率为８８．２％～９３．５％，产物中Ｈ２体积分数为７６．８％～７８．２％，ＣＯ体积分数为１５．２％～２１．４％，ＣＯ２体积分数为０．８％～６．６％，说明自制网状催化剂在高空速下仍然具有较好的催化性能，这是由结构化催化剂在反应器内部流场和温度控制方面的优势所致。

但是，由于单一组分催化剂的性能不足，产物中ＣＯ含量偏高，且催化剂积炭较多，目前在提高自制网状催化剂的产物选择性方面还需作进一步的研究优化，其中降低产物中ＣＯ含量是主要的目标。

产物中ＣＯ和ＣＯ２含量降低后，可进一步通过变压吸附来提
纯Ｈ
２。

４３
第８期王阳峰，等．Ｎｉ Ａｌ２Ｏ３?ＦｅＣｒＡｌ
丝网催化剂的制备及其甲烷水蒸气重整制氢催化性能图１１　高空速下自制网状催化剂作用下的犆犎４转化率、
产物组成与空速的关系■— （Ｈ２）；●— （ＣＯ）；▲— （ＣＯ２）
；▲
—ＣＨ４转化率
３　结　论
（１）开发的用于甲烷水蒸气重整制氢的Ｎｉ
Ａｌ２Ｏ３
ＦｅＣｒＡｌ网状催化剂比商用颗粒型催化剂具有更大的比表面积。

（２）在低空速［空速为３．０～５．０Ｌ?（ｇ
·ｈ）］条件下商用颗粒型催化剂因其合理的催化剂组成而具有良好的催化性能，而在高空速［空速为８．０～１６．０Ｌ（ｇ·ｈ）］条件下，Ｎｉ? Ａｌ２Ｏ３
?ＦｅＣｒＡｌ网状催化剂作用下的ＣＨ４转化率明显高于商用颗粒型催化剂。

（３）自制的单一活性组分Ｎｉ Ａｌ２Ｏ３
?ＦｅＣｒＡｌ网状催化剂用于甲烷水蒸气重整制氢反应，产物中ＣＯ的含量较高，且催化剂较易积炭，因此需要对催化剂组分等进行进一步的优化。

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ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｔｈｅＷＧＳｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｉｎ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙ，２０１８，４３（２６）：１１７４５ １１７５４
［１３
］龙军，邵潜，贺振富，等．规整结构催化剂及反应器研究进展［Ｊ］．化工进展，２００４，２３（９）：９２５ ９３２
犘犚犈犘犃犚犃犜犐犗犖犗犉犖犻 犃犾２犗３
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石　油　炼　制　与　化　工 ２０２０年第５１卷
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ｅｔｈｏｄ简　讯
诚志股份有限公司与中国科学院过程工程
研究所合作开发煤基己二腈技术
２０２０年４月２０日，诚志股份有限公司的全资子公司南京诚志清洁能源有限公司与中国科学院过程工程研究所签署协议，将合作开发全新的煤基己二腈技术。

拟先期建成３０００ｔ?ａ工程示范装置，在此基础上，完成更大规模工艺技术开发，形成工业化工艺技术包，建设工业示范
装置。

己二腈主要用于制备尼龙６６的中间体己二胺，因其技术壁垒及投资门槛较高，目前其产品和生产技术均被国外公司垄断，造成我国“己二腈 己二胺 尼龙６６”产业链结构严重失衡。

我国是全球尼龙６６的主要生产国和消费国，但当前我国尚无工业化己二腈生产装置，所需产品全部依赖进口。

因此，
突破己二腈技术封锁对我国尼龙产业具有重大意义。

据悉，中国科学院过程工程研究所在２０１８年开始研发煤基氢酯化法（ＩＰＥ）。

该工艺以丁二烯、煤基ＣＯ和煤基甲醇为原料合成己二酸甲酯，进而与氨气反应得到己二腈和甲醇，副产的甲醇可作为原料返回系统进行循环。

与丁二烯氢氰酸法和丙烯腈电解二聚法技术相比，该路线简单，反应步骤少，能耗低，不涉及剧毒化学品，更绿色安全，更具成本优势；同时以煤基化合物为原料，符合产业链发展趋势、有利于煤的清洁利用。

［中国石化有机原料科技情报中心站供稿］
分子筛三环桥结构的发现可能有助于合成新分子筛应用于清洁能源和碳捕集领域
分子筛是炼油和将生物质转化为生物燃料最常用的催化剂之一。

化学家和相关研究人员一直在探索分子筛的形成机理。

马萨诸塞州立大学阿默斯特分校的研究人员发现分子筛具有新的纳米级孔结构。

据最近一期《ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ》封面故事的介绍，该团队使用系统分析和拉曼光谱技术，借助量子力学模型，发现“三环桥”纳米级新结构。

该研究提供的新方法不仅可用来观察分子筛晶体的精确结构，还可用来解释分子筛的多孔结构及其动力学性质，并有助于合成新的、针对清洁能源和碳捕集等领域的分子筛。

分子筛合成中的前躯体结构尺寸属于中等，落在纳米级测试的“盲点”———对于原子级和官能团结构分析来说研究对象“
太大”，而对Ｘ射线分析来说又太无序。

他们认为，相比之下，拉曼光谱“已成为探测各种中等规模材料结构的有力工具”。

这种方法扩展了拉曼光谱的结构分析功能，实现了将三环桥概念引入分子筛结构形成机理的研究。

到目前为止，为改善性能合成新结构和组成的分子筛都是通过试错的方法，三环桥理论是揭示结晶途径的新工具，开启了先进催化和分离材料的主动设计进程。

研究人员发现三环桥在分子筛形成过程中起着至关重要的作用，三环桥是由３个连接在一起的分子筛环组成的。

在此基础上，他们发现了分子筛键角和拉曼频率之间的精确关系，精确找出分子筛结晶过程中形成的结构。

［王铃摘译自ＳｃｉＴｅｃｈＤａｉｌｙ
，２０２０ ０４ ２４］６３。