日常生活中,塑料盆、洗衣液桶、矿泉水瓶、衣服里的化纤……这些看似跟煤不沾边的东西,其实很多都可以从煤里来,只不过,中间需要经过一个叫“费托合成”的步骤,把煤先变成一种叫“合成气”的气体,再做成各种化工原料。
但这条路有个老大难问题:想要效率高、产量大,就得用高温高压,像用高压锅猛火炖肉,费电费设备;想省点能源、温和一点,要么“炖不烂”,要么“炖过头”——转化率高了,想要的东西(低碳烯烃)却变少了,两者总是互相打架。
中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)孙剑研究员和葛庆杰研究员4月1日在国际学术期刊《自然》上刊发的研究,相当于找到了一个办法——在温和条件下,让两者同时做到“既要……又要……”。
他们是怎么做到的?
简单说,就是在催化剂里加一种“水”一样的助剂,让催化剂表面变得“湿润”,像给锅底刷上一层不粘涂层,既不让锅底烧糊,又能让食材均匀受热。结果就是,在250多度(比家里烤箱最高温度还低一点)、常压的条件下,转化率和选择性都达到很高水平——大部分原料都转化了,而且转化出来的大部分都是想要的东西。
这事儿跟咱们有什么关系?
第一,成本低了。不用高压设备,能耗也降下来,生产日用品的原料成本有望降低。
第二,更环保了。我国煤炭资源相对丰富,如果能用更节能、更高效的方式把煤转化成日常所需的化工产品,对能源安全和资源高效利用都是好事。
第三,基础研究扎实。科学家还弄明白了为什么这个“水”一样的助剂能起作用——它稳定了催化剂的结构,让反应过程更顺畅。这种机理上的突破,未来还可以用到其他类似的化学反应上。
说白了,这项研究就是把原本“既费劲又拧巴”的化工过程,变成“省劲又顺当”的新路径。虽然目前还处在基础研究阶段,但却给未来的工业应用打开一扇新的大门。
来源:光明日报全媒体记者崔兴毅
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