近日，中國科學院山西煤炭化學研究所張斌研究員團隊在α-烯烴氫甲酰化中取得新進展。研究成果以“Mo?C Morphology Dependence in Co-Mo?C Interface Structure Evaluation for Boosting α-Olefin Hydroformylation”為題發表于催化領域知名期刊《ACS Catalysis》。
煤炭或生物質氣化生成的合成氣經鐵基費托合成可獲得一系列不同碳數的α-烯烴。這些α-烯烴進一步與合成氣經氫甲酰化反應可得長鏈脂肪醛——這是制備香料、藥物、表面活性劑等產品的重要原料，也被視為推動煤化工向“精細化、高值化”轉型的新方向。
然而，目前工業上廣泛使用的的銠（Rh）、鈷（Co）基均相催化劑，常面臨反應條件嚴苛、反應后底物與催化劑難分離等問題。相比之下，價格更低的鈷基催化劑應用潛力更大。但與銠催化劑相比，負載型鈷基催化劑的活性通常較低，且在反應中容易因CO等分子的強配位作用而流失，穩定性欠佳。
針對此難題，研究團隊提出構筑鈷-碳化鉬界面（Co-Mo?C）界面新思路，通過控制碳化鉬的形貌和厚度來優化界面結構。結果發現：
1）部分氧化Mo?C納米顆粒和鈷顆粒形成高活性的Co-MoOx界面位點，可顯著降低CO插入能壘，其1-己烯氫甲酰化比活達到21.4molheptanal/molCo/h，是傳統Co/CNF催化劑的10.7倍；
2）Mo?C納米薄膜能夠進一步促進鈷原子的分散，形成Co-Mo?C界面位點，該位點具有極為穩定的Co-C和Co-Mo鍵，能夠顯著抑制鈷的析出，提高催化劑的穩定性。
該項研究不僅為設計高效、穩定的鈷基氫甲酰化多相催化劑提供了新思路，也為煤炭資源的高附加值轉化提供了可行的技術路線，有望推動相關精細化學品產業的綠色升級。
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