以钨硅酸为酸性功能剂：提升二甲醚直接合成及吸附强化合成的生产效率

在二甲醚（DME）直接合成（DDMES）中，大量水的生成阻碍反应，使催化剂失活。研究人员对比 γ-Al2O3和钨硅酸（HSiW）作酸性功能剂的效果，发现含 HSiW 的催化床 DME 生产率更高，该研究为 DME 合成提供新思路。

　　在全球能源转型的大背景下，液体生物燃料被寄予厚望，有望在短期、中期和长期为全球能源系统的脱碳贡献力量。二甲醚（DME）作为一种极具潜力的绿色柴油替代品，十六烷值高于 55，废气污染物排放极低，同时在液化石油气（LPG）行业的脱碳进程中也占据重要地位。目前，大规模 DME 生产主要采用间接合成法，但近年来，直接合成二甲醚（DDMES）因能简化生产流程、突破甲醇合成的热力学限制，吸引了众多科研人员和企业的目光。

然而，DDMES 并非一帆风顺。在反应过程中，会产生大量的水，这对参与反应的两种催化剂 —— 用于甲醇合成的 Cu/ZnO/Al₂O₃（CZA）和用于甲醇脱水的 γ-Al₂O₃来说，是个 “大麻烦”。尤其是当使用富含 CO₂的合成气时，水的产量更高。水会吸附在 γ-Al₂O₃的酸性位点上，导致其活性降低，还会加速 CZA 催化剂中铜的烧结，使催化剂严重失活。面对这些难题，科研人员决心探索新的解决方案，一场关乎 DME 合成效率提升的科研之旅就此开启。

来自国外的研究人员在这一领域展开了深入研究。他们的研究聚焦于 DDMES 中酸性功能剂对反应的影响，通过对比传统的 γ-Al₂O₃和具有抗水性的杂多酸（HPA）催化剂 —— 钨硅酸（HSiW），探索提升 DME 合成效率的新途径。研究发现，含 HSiW 的催化床在 240°C 时，DME 生产率比含 γ-Al₂O₃的催化床高出近四倍。同时，在吸附强化直接二甲醚合成（SEDMES）过程中，无论使用哪种酸性催化剂，总碳转化率都比 DDMES 更高。这一研究成果发表在《Catalysis Today》上，为 DME 合成技术的改进提供了重要的理论依据和实践指导。

研究人员采用了多种关键技术方法。在催化剂制备方面，运用初湿浸渍法合成了 TiO₂负载的 HSiW 催化剂。在实验测试中，对不同催化床在 DDMES 和 SEDMES 过程中的反应性能进行了测定，通过对比不同条件下的反应结果，分析催化剂的活性和选择性。

材料和方法：研究人员通过将适量的 HSiW 溶解在乙醇中，再逐滴添加到 TiO₂上，经过室温静置和干燥，成功制备出目标催化剂。这种制备方法能够精确控制催化剂的组成和结构，为后续实验提供了稳定可靠的材料基础。

SEDMES 过程：研究人员在 240°C 和两种不同的气体时空速度（GHSV）条件下，对 CZA-γ-Al₂O₃和 CZA-HPA 催化床的 SEDMES 过程进行了测试。结果显示，SEDMES 过程中的 CO₂转化率高于 DDMES，而 CO 转化率则较低。这表明在 SEDMES 过程中，通过吸附剂去除水，不仅可以减少催化剂的失活，还能改变反应的热力学平衡，促进更多甲醇和 DME 的生成。

在研究结论部分，研究人员证实了含 HPA 的催化床在 DME 合成中，尤其是在低温（240 - 260°C）条件下，具有更高的生产潜力。这主要归因于这类酸性催化剂独特的假液相催化特性，使其在反应压力下仍能保持较高活性。这一研究成果为优化 DME 合成工艺提供了新的方向，有助于推动可再生 DME 在能源领域的广泛应用，为实现能源的可持续发展贡献力量。同时，该研究也为后续相关研究提供了宝贵的参考，激励更多科研人员在这一领域深入探索，进一步提升 DME 合成技术的效率和经济性。