研究背景

乙烯是石化行业最重要的基础化工原料。乙烷氧化脱氢耦合二氧化碳捕集-转化工艺（iCCC‑ODHE），是将捕集得到的CO2用作温和氧化剂，可用于高选择性制备高附加值乙烯。但目前该技术受限于转化效率偏低，根源在于人们对CO2捕集过程与乙烷氧化脱氢（ODHE）催化过程之间的协同作用机制认识不足。

2026年8月7日，期刊Chinese Journal of Catalysis报道先丰客户提出“活性位点调控+位点空间距离调控” 协同策略，重点探究局部催化环境对iCCC‑ODHE反应性能的影响，为CO2捕集原位转化制备烯烃提供了新的实验依据与理论指导。

主要研究方法

该项工作采用先丰纳米提供的H-ZSM-5分子筛（SiO2/Al2O3=70）作为载体，使用等体积浸渍法制备不同钴负载量的Co-ZSM-5系列催化剂。进一步通过调控孔道内Co2+活性物种占比，实现乙烷C-H键的选择性活化。研究人员利用颗粒堆积、粉末混合、双床层三种方式，将优化后的Co-ZSM-5催化剂与CO2吸附剂Ca4MgO5装填在固定床反应器中，调节吸附剂与催化剂的空间距离，以此调控催化位点附近的局域 CO2浓度。

取得的主要成果

研究人员通过实验筛选得到最优催化剂CoZ-SM-5-1.5，分子筛孔道内高分散的Co2+位点可以优先活化乙烷C-H键，抑制副反应。采用颗粒堆积的装填构型，为吸附、催化位点设置合适的空间距离，使得催化位点维持适度偏低的局域CO2浓度。

实验结果显示，在650 ℃反应条件下，双功能材料CO2捕集容量可达10.8 mmol・g-1，CO2转化率 49.2%，乙烯收率高达 45.4%，刷新该体系公开报道的乙烯收率最高水平。经过10轮循环测试，材料依旧保持较好的催化与吸附性能，循环稳定性优异。

理论计算和原位红外结果表明：催化位点周边CO2局部浓度过高，会显著提升乙烷C-H键裂解能垒，诱发C-C键断裂，加剧副反应；浓度较低的局域CO2环境，则有利于乙烷选择性断裂C-H键。此外，脱氢产生的活性H*还可以消耗吸附态CO2，推动反应平衡向生成乙烯方向移动。

先丰纳米（XFNANO）产品起到的关键作用

本研究所用的H-ZSM-5分子筛载体来自先丰纳米。该分子筛具备规整孔道和丰富表面硅羟基，能够锚定钴金属物种，减少团聚形成Co3O4颗粒。同时材料结晶度高、孔结构热稳定性好，能够耐受高温反应环境，是构筑高选择性Co-ZSM-5催化剂的核心基础材料，为本篇催化工作提供稳定可靠的原料支撑。

文献名称：Engineering catalytic microenvironments for enhancing ethylene production in CO2 capture and in‑situ oxidative dehydrogenation of ethane

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