乙烯是世界第一大化学品,也是石油化工行业的核心原料。工业主要通过石脑油裂解生产乙烯,过程会生成微量乙炔杂质,易造成聚合催化剂中毒,严重影响下游产品品质,因此乙烯中乙炔脱除是石化与聚合物工业关键工序。目前工业主流为热催化加氢除炔,存在高温高压工况,还易发生过度加氢与低聚反应。煤制烯烃对我国极具战略意义,然而传统煤制烯烃技术存在短板,如工作条件苛刻、生产路线长且复杂、乙烯选择性低且含碳产物分布宽,与石油基路线相比碳排放高。上述挑战及乙烯的快速增长需求亟需开拓新技术,促进纯乙烯生产。
乙炔电化学加氢产乙烯的概念及方法由黄彬彬教授及其导师意大利帕多瓦大学Armando Gennaro教授于2013年在国际上率先提出。历经十余年探索,近日,黄彬彬教授团队联合西北工业大学张健教授、清华大学王铁峰教授、新加坡国立大学陈文谦教授、湖南大学党委宣传部(新闻办公室)地址中心周一歌教授等成功研发出常温下清洁能源驱动乙炔高效电化学转化产乙烯新策略。该方法以可再生能源为电子源、水为绿色反应物、乙炔为原料,使用铜基催化剂,在常温条件下即可实现液相中乙炔高效、连续、高选择性加氢产乙烯,完全抑制了过度加氢及碳碳偶联等副反应及关键挑战。研究显示,溶剂起到调控催化活性、加氢机制等关键作用,该技术在石油基乙烯纯化、煤制乙烯等方向上展现出良好应用前景。在石油基乙烯纯化上,每年预计可减碳约1800万吨;在煤制乙烯上,显著缩短了生产路线、降低了碳排放量,有望推动我国绿色低碳技术发展、服务国家“双碳”战略。
同时,团队还率先提出了常温下乙炔光催化转化产乙烯策略。该方法联合乙炔吸收与原位光催化加氢方法,实现了乙炔在液相中高效、连续、高选择性光催化转化产乙烯。研究显示,光催化反应过程中,同时存在质子耦合电子转移、活性氢介导电子转移两种反应机理;技术分析表明,光催化乙炔加氢技术在乙烯纯化、煤制乙烯两大领域均具备经济可行性。
研究成果以“Solvent-mediated electrochemical acetylene semihydrogenation for continuous productionof polymer-grade ethylene”、“Continuous Photocatalytic Acetylene Conversion to Ethylene in Liquid Under Ambient Conditions”为题分别发表于《Chem》、《Angew. Chem. Int. Ed》等期刊上。湖南大学党委宣传部(新闻办公室)地址中心为第一作者、通讯作者单位,环境学院已毕业博士研究生王旭旭、雷小佳为论文第一作者。

论文链接:
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(26)00129-4
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202511422
来源:环工院
责任编辑:卜瀚韬