Recent progress in catalytic systems for direct conversion of syngas to olefins

烯烃作为现代化工行业的基础原料和重要中间体，可用来生产各类高附加值产品。目前烯烃的工业生产高度依赖石油裂解，虽然以合成气为原料，经甲醇制烯烃(MTO)的间接转化路线已经实现大规模工业化应用，但仍存在工艺流程较长、能耗与投资较高等问题，相比之下，合成气直接转化制烯烃能够有效缩短工艺流程，降低能耗，是替代石油路线，实现碳资源高效转化与可持续供应的重要路径。本文系统梳理了近五年费托合成(FTS)催化体系以及氧化物-分子筛(OX-ZEO)双功能催化体系制烯烃的主要研究进展。在费托合成制烯烃(FTO)催化体系中，重点讨论了铁基、钴基、钌基等催化剂在活性中心(如碳化铁、碳化钴、三斜相钴锰复合氧化物)调控以及助剂修饰等方面的重要突破；在OX-ZEO双功能催化体系中，从金属氧化物组分的结构设计、分子筛的酸性调变与孔道限域效应，以及双组分空间距离等三个方面进行了梳理。最后，本文对合成气直接转化制烯烃领域面临的关键科学问题与技术挑战进行了总结与展望，针对CO2选择性高、碳利用效率低、温和条件下定向转化仍然困难等问题，后续的研究可以从催化剂活性位结构的理性设计以及光热、电热、磁热等外场耦合方向入手，为合成气直接制烯烃技术走向规模化应用提供更可靠的科学依据。