元素百科为您介绍合成气直接转化制低碳烯烃获重大突破。低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯，被广泛用于生产塑料、纤维等，是重要的化工原料，也是现代化学工业的基石，传统上是通过石脑油裂解获得。由于我国富煤贫油少气，因此开发从煤、天然气、生物质等非石油的碳资源制备低碳烯烃的方法具有重要的战略意义。 合成气（CO和H2混合气体）是煤、天然气等碳资源转化利用的重要平台。上世纪二十年代，德国科学家发明了煤经合成气生产液体燃料的费托过程，是目前唯一有效的合成气直接转化制低碳烯烃的路径。然而，该方法的缺陷是目标产物的选择性低，比如C2-C4烃（含2个到4个碳原子数的烃类，包括烷烃和烯烃）在烃类中的选择性不超过58%。2012年，C1化学领域的国际知名教授deJong团队通过对费托催化剂的组成和结构进行优化，取得了突破性进展，当转化率为小于1.5%时，低碳烯烃选择性达到了61%，转化率达到88%时，低碳烯烃的选择性仍高达52%。2016年，中国科学院大连化学物理研究所研究员包信和和潘秀莲领导的团队提出了不同于传统费托过程的新路线（OX-ZEO过程），创造性地采用一种新型的双功能纳米复合催化剂，可催化合成气直接转化一步获得低碳烯烃，选择性高达80%，且C2-C4烃类选择性超过90%，远高于传统费托过程低碳烃的选择性理论极限58%，而且在110小时的测试中催化剂性能稳定。该催化剂巧妙地使CO分子的活化和中间体C-C偶联两个关键步骤的催化活性中心有效分离：其中CO和H2分子在部分还原的金属氧化物缺陷位上吸附活化，生成CH2中间体，活泼的CH2与CO结合成气相中间体CH2CO，进入分子筛MSAPO酸性孔道的限域环境中进行择型C-C偶联反应，从而实现定向生成低碳烯烃。研究表明，通过对分子筛孔道结构和酸性质的调控，可以实现产物分子的可控调变。另一方面，通过CO替代H2来消除烃类形成中多余的氧原子，在反应不改变CO2总排放的情况下，原理上可以摒弃高耗能和高耗水的水煤气变换制氢反应，降低化学反应本身的能耗和水耗。这为进一步发展我国煤转化制低碳烯烃战略新兴产业开辟了一条新的技术路线。该研究成果于2016年发表在《科学》上，该杂志同期刊发了deJong以《令人惊奇的选择性》为题的评述文章，认为OX-ZEO过程未来在工业上将具有巨大的竞争力。

元素百科为您介绍中科院专家成功研制石墨烯“防腐外衣”。记者从中国科学院获悉，该院宁波材料技术与工程研究所王立平研究员和薛群基院士团队成功研制出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐涂料——这层石墨烯“防腐外衣”，有望让钢铁材料“抵御”来自热带海洋环境下高盐、高湿及高温的侵袭。 腐蚀是新兴海洋工程、海岛工程等领域装备、设施安全性和服役寿命的重要影响因素之一，尤其热带海洋开发和基础设施建设，面临着严峻的腐蚀危机，使我国重大工程和装备的可持续发展受到影响。仅2014年我国腐蚀总成本就超过2.1万亿元人民币，约占当年GDP的3.34%。当然，人们并不缺乏控制腐蚀的方法，比如，在钢铁材料中调整化学元素成分和微观结构，使其成为耐腐蚀材料，等等。还有一种是使用重防腐涂料，以减小腐蚀破坏，保障苛刻腐蚀环境下装备和设施可靠性和服役寿命。王立平和薛群基团队就以“石墨烯”为材料研制重防腐涂料。按照王立平的说法，石墨烯是目前自然界最薄的二维纳米材料，阻隔与屏蔽性能非常优异。通过引入石墨烯能够增强涂层的附着力、耐冲击等力学性能和对介质的屏蔽阻隔性能，尤其是能够显著提高热带海洋大气环境中服役涂层的抗腐蚀介质（水，氯离子，氧气等）的渗透能力，在大幅降低涂膜厚度的同时，提高涂层的防腐寿命。经过数年技术攻关，王立平和薛群基团队成功突破石墨烯改性防腐涂料研发及应用的四大技术瓶颈，开发出石墨烯“防腐外衣”。目前该成果已通过中国腐蚀与防护学会鉴定，关键技术指标盐雾寿命超过6000小时，处于国际领先水平，相关成果已经由宁波中科银亿新材料有限公司实施产业化，目前已定型的八大类产品已经在电力设施、船舶、石油化工装备等领域实现了规模应用。王立平告诉记者，我国拥有高达2000亿元的防腐涂料市场，其中重防腐涂料需求年均增速超过20％，不过由于没有形成自主知识产权技术，缺乏相应技术标准，以前70%的重防腐涂料市场被外资品牌垄断。如今国产石墨烯“防腐外衣”的成功研制，也有望改变我国重防腐涂料被国外产品垄断的市场格局。

元素百科为您介绍我国二氧化碳地质封存研究取得重要进展。二氧化碳捕集与封存技术(简称CCUS)指将二氧化碳从大型排放源(如电厂、化工厂等)捕集、运输并注入地下深部储层进行永久封存的技术，是实现煤炭清洁高效利用、应对全球气候变化的有效技术手段之一。捕集的二氧化碳以超临界压力状态注入储层，在储层多孔结构中的多相流动以及与储层水和岩石间的化学反应，直接影响二氧化碳在储层内赋存状态，是二氧化碳地质封存长期安全性评价的关键。然而，强变物性、化学反应与结构耦合两相流动机理不清，难以理论预测，高压可视化实验难度大，从而无法预测深部储层压力变化对于封存长期安全性的影响。 国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项2016年立项项目“CO2低能耗捕集与地质封存利用的关键基础科学问题研究”项目取得重要进展。清华大学姜培学教授团队建立了孔隙和细观尺度高压可视化实验系统，实现了超临界压力下(大于7.4MPa)两相界面的实时追踪和定量测量，揭示了界面和结构变化对两相流动影响的微观机制。该团队发现矿物溶解通过扩大孔喉直径和减小比表面积来改变孔结构，引起二氧化碳/水毛细压力曲线和相对渗透率的变化，同时当储层压力降低时，首次实验发现微孔中CO2析出气泡的合并现象，阐明了化学反应与多孔多相流动的耦合作用产生自密封机制，阻止CO2在储层中的快速移动。相关研究成果形成的论文《矿物溶解/沉淀与CO2析出对碳地质封存中CO2运动的影响》(“EffectofMineralDissolution/PrecipitationandCO2ExsolutiononCO2transportinGeologicalCarbonStorage”)于8月16日在化学领域顶级期刊AccountsofChemicalResearch(特刊：碳地质封存中的化学)在线发表。