精密測量院擁有兩個國家重點實驗室,一個國家大型科學儀器中心,一個國家臺站網等4個國家級平臺,各類省部級重點平臺基地20余個。<p>現有職工600余人,其中院士3人、杰青13人,各類國家、科學院、省部級人才占比60%以上。2017年至今,在精密測量領域承擔了數十項重大重點項目,其中,國家戰略先導專項(2.5億元)1項、重點研發計劃12項、各類重大儀器研制專項10余項。精密探測技術和儀器已成為精密測量院滿足國家需求和社會經濟發展的優勢領域方向。</p> <p>精密測量院立...
中國科學院精密測量科學與技術創新研究院(以下簡稱精密測量院)是由中國科學院武漢物理與數學研究所(始建于1958年)、中國科學院測量與地球物理研究所(始建于1957年)融合組建而成,是湖北省首個中國科學院創新研究院。 回望來時路,崢嶸六十載。在方俊、王天眷、張承修、李鈞、李國平、丁夏畦、許厚澤、葉朝輝等老一輩科學家的帶領下,精密測量院歷經幾代科技工作者的辛勤努力和開拓創新,解決了一系列事關國家全局的重大科...
精密測量院立足精密測量科學與技術創新,面向國家的重大戰略需求,發揮多學科交叉優勢,開展原子頻標與精密測量物理、大地測量和地球物理、綜合定位導航授時、腦科學與重大疾病以及多學科交叉的數學計算等研究,促進以原子頻標、原子干涉、核磁共振、重力測量、地震探測等精密測量技術為核心的學科發展,形成精密原子、精密分子、精密地球三...
近日,精密測量院鄭安民團隊聯合浙江大學肖豐收、王亮團隊設計制備了MFI分子篩納米片和鐵基催化劑復合的催化體系,實現了鐵基催化劑低溫費托高效制低碳烯烴和C5-C10烯烴。相關研究7月12日在自然子刊《Nature Nanotechnology》上發表。
烯烴是工業上重要的化工原料,主要包括低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)和長鏈烯烴(C5+=),由合成氣(CO+H2)經費托合成路線制備烯烴的過程(Fisher-Tropsch synthesis to olefins, FTO)是以煤炭為原料獲得燃料和高值化學品的重要轉化過程。其中鐵基催化劑是最常見的FTO催化劑,通常在320℃以上的高溫情況下進行。當反應溫度低于300℃時,CO轉化率一般都比較低,并且產物碳數分布寬(C1到C20+碳氫化合物)。
針對傳統鐵基催化劑低溫活性不高和產物分布寬等問題,研究團隊設計制備了MFI分子篩納米片和鐵基催化劑復合的催化體系,實現了鐵基催化劑低溫費托高效制低碳烯烴和C5-C10烯烴。在以往報道中,沸石分子篩通常作為串聯催化劑提供酸中心參與反應,例如裂化、芳構化、異構化和碳碳鍵偶聯過程。而在本研究中發現,即使采用純硅MFI分子篩納米片,在低溫(260℃)條件下同樣能大幅提高鐵基催化劑的催化活性(CO轉化率82.6%),并且得到高優異的C5-C10阿爾法烯烴選擇性(烯烴選擇性74.0%,其中81.7%的C4+烯烴為阿爾法烯烴)。相同條件下,不加沸石分子篩的Na-FeCx催化劑CO轉化率不到2%。
為了深入理解這個過程,研究人員進行了理論模擬進一步了解烯烴分子在Na-FeCx表面的吸附和擴散行為。通過分子動力學模擬發現分子篩的存在使得烯烴分子的解吸-再吸附平衡發生了改變,拉動反應的正向進行。均方位移(MSD)的斜率值定量測定了乙烯分子在不同層數的分子篩晶體中的擴散系數(Ds)。結果表明分子篩晶體越薄,烯烴分子在分子篩孔道中停留時間越短,越有利于連續快速地轉移烯烴分子,從而提高反應活性,形成更多的烯烴產物。
研究團隊通過混合適當的分子篩材料使得Na-FeCx催化劑在FTO過程中展現出高效的低溫催化活性,并且優化了產物分布。本工作報道的碳化鐵和分子篩復合催化體系和以往文獻報道的金屬/金屬氧化物+分子篩體系有本質的區別。實驗數據和理論研究表明,分子篩并不是作為酸催化劑,而是改變了烯烴分子在碳化鐵表面的解吸-再吸附平衡,合理控制分子篩的形貌和孔道環境可以加快烯烴分子從Na-FeCx表面脫附,這一特性有利于合成氣在Na-FeCx表面持續高效地進行。本工作提出的催化劑體系將為合成氣轉化過程提供新的多相催化劑設計思路。
FeCx物理混合分子篩助劑加快烯烴分子脫附促進FTO反應過程示意圖
理論模擬揭示分子篩促進FTO反應的化學本質
文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41565-022-01154-9
科研動態
精密測量院等聯合實現純硅沸石分子篩助力費托合成制烯烴
近日,精密測量院鄭安民團隊聯合浙江大學肖豐收、王亮團隊設計制備了MFI分子篩納米片和鐵基催化劑復合的催化體系,實現了鐵基催化劑低溫費托高效制低碳烯烴和C5-C10烯烴。相關研究7月12日在自然子刊《Nature Nanotechnology》上發表。
烯烴是工業上重要的化工原料,主要包括低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)和長鏈烯烴(C5+=),由合成氣(CO+H2)經費托合成路線制備烯烴的過程(Fisher-Tropsch synthesis to olefins, FTO)是以煤炭為原料獲得燃料和高值化學品的重要轉化過程。其中鐵基催化劑是最常見的FTO催化劑,通常在320℃以上的高溫情況下進行。當反應溫度低于300℃時,CO轉化率一般都比較低,并且產物碳數分布寬(C1到C20+碳氫化合物)。
針對傳統鐵基催化劑低溫活性不高和產物分布寬等問題,研究團隊設計制備了MFI分子篩納米片和鐵基催化劑復合的催化體系,實現了鐵基催化劑低溫費托高效制低碳烯烴和C5-C10烯烴。在以往報道中,沸石分子篩通常作為串聯催化劑提供酸中心參與反應,例如裂化、芳構化、異構化和碳碳鍵偶聯過程。而在本研究中發現,即使采用純硅MFI分子篩納米片,在低溫(260℃)條件下同樣能大幅提高鐵基催化劑的催化活性(CO轉化率82.6%),并且得到高優異的C5-C10阿爾法烯烴選擇性(烯烴選擇性74.0%,其中81.7%的C4+烯烴為阿爾法烯烴)。相同條件下,不加沸石分子篩的Na-FeCx催化劑CO轉化率不到2%。
為了深入理解這個過程,研究人員進行了理論模擬進一步了解烯烴分子在Na-FeCx表面的吸附和擴散行為。通過分子動力學模擬發現分子篩的存在使得烯烴分子的解吸-再吸附平衡發生了改變,拉動反應的正向進行。均方位移(MSD)的斜率值定量測定了乙烯分子在不同層數的分子篩晶體中的擴散系數(Ds)。結果表明分子篩晶體越薄,烯烴分子在分子篩孔道中停留時間越短,越有利于連續快速地轉移烯烴分子,從而提高反應活性,形成更多的烯烴產物。
研究團隊通過混合適當的分子篩材料使得Na-FeCx催化劑在FTO過程中展現出高效的低溫催化活性,并且優化了產物分布。本工作報道的碳化鐵和分子篩復合催化體系和以往文獻報道的金屬/金屬氧化物+分子篩體系有本質的區別。實驗數據和理論研究表明,分子篩并不是作為酸催化劑,而是改變了烯烴分子在碳化鐵表面的解吸-再吸附平衡,合理控制分子篩的形貌和孔道環境可以加快烯烴分子從Na-FeCx表面脫附,這一特性有利于合成氣在Na-FeCx表面持續高效地進行。本工作提出的催化劑體系將為合成氣轉化過程提供新的多相催化劑設計思路。
FeCx物理混合分子篩助劑加快烯烴分子脫附促進FTO反應過程示意圖
理論模擬揭示分子篩促進FTO反應的化學本質
文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41565-022-01154-9