C1化学是21世纪最具挑战性的科学问题之一，寻找石油替代能源已成为国际上的研究热点。随着页岩气和可燃冰中生物质转化技术和甲烷开采技术的发展，合成气（CO+H2混合物）可以作为一种更廉价、储量更大的原料，通过非石油途径合成高价值化学品和能源燃料。但传统物理混合的复合催化剂中多活性组分的随机分布特性，使得在该催化剂上依然存在着诸如副产物较多，碳资源利用率较低等问题。
胶囊催化剂因其特殊结构在此类串联反应中具有很大优势，椿范立研究团队近年来在应用胶囊催化剂进行合成气转化制备化学品取得了系列进展（Chem. Sci (cover paper), 2017, 8,7941-7946，ACS Catal. 2019, 9, 895-901, Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 51, ACS Catal. 2020, 10, 2, 1366-1374）。而本工作是在前期基础上提出了一种经过改良的Zn-Cr@SAPO新型胶囊催化剂实现了对合成气直接合成烯烃副产物的有效抑制，拓展了胶囊催化剂在此类串联反应中的应用水平，相关成果发表在Chemical Science上（DOI：10.1039/C9SC05544D. ）。
本文亮点
1）本工作通过物理粘结法合成了一种可以在高温高压反应中稳定工作的胶囊催化剂，相较传统的水热合成法，该方法具有工艺简单，成本低廉，核壳结构易于精准调控等优势。
2）在合成气直接制备低碳烯烃反应中，该胶囊催化剂具有非常优良的性能，相较传统物理混合催化剂，低碳烯烃的时空收率提升了两倍以上。
3）该胶囊催化剂具有传质快、扩散快等特性，并且通过不同活性组分的吸附能差异，有效抑制串联反应中副反应的发生，使得其在多种相似体系串联反应中都具有广泛的应用前景。
▲图 1. 催化剂制备及合成气制备低碳烯烃反应路线示意图
总之，本研究通过工艺更加简单的物理封装法制备核壳结构的ZnCr@SAPO胶囊催化剂，利用不同活性组分不同的吸收能垒等特性，保护ZnCr核，减弱水煤气变换和过度加氢反应以降低合成气制备低碳烯烃过程中的副反应的发生。此外，由于该催化剂所特有的空间限域效应与自我调控机制，并且易于扩大规模以满足未来工业的需要，使得其在多种相似体系串联反应中具有广泛的应用前景。
閱讀更多 讀懂科學 的文章
