完成单位：中国科学院山西煤炭化学研究所、太原理工大学

完成人：乔岩，王英雄，赵奇，董文博，赵建成，郭朝晖，刘鹏飞，郭晓樱，马慧，侯相林

成果简介：液体燃料和精细化学品是国家和社会必需的战略性物资，其生产主要依赖于煤、石油、生物质等含碳资源的高效转化，但此类过程存在反应体系组分多样、反应过程复杂、产品结构相似指认困难等关键科学问题和技术难点，制约了该领域的发展。本项目基于核磁共振技术（NMR）的高分辨、多维度、非破坏特性，通过纯化学位移谱、选择性激发全相关谱、扩散排序谱及组合NMR方法，解析了煤炭间接液化产生的费托反应生成水组成、识别了决定汽油辛烷值的14种异构体混合物组成、指认了生物质转化产物中结构相似化合物的谱图信号。研究成果表明可通过“分离谱峰、不分离样品”NMR策略高效解析复杂混合物体系，从原子层面解答了含碳资源转化领域普遍关注的科学问题，为复杂混合物体系解析/研究提供了新方法。项目成果支撑地方科技企业发展，已签订科技类合同/协议5份。项目组成员获批国家自然科学基金2项，参与国家重点研发计划课题1项，培养研究生12名，在Green Chemistry、Green Energy & Environment等期刊上发表论文10篇。

创新点及科学价值：通过对含碳资源煤、石油、生物质转化中的催化反应过程研究、复杂混合物体系解析，本项目全面验证了“分离谱峰、不分离样品”策略。应用TSE-PSYCHE和CSSF TOCSY NMR技术，实现了对C8烷烃异构体混合物的定性和定量分析，与传统的气相色谱法相比，本项目所用的NMR谱学方法不仅能够提供分子结构信息，还具有非破坏性分析的优势，可无需样品预处理直接分析复杂混合物，保持样品真实性。CSSF TOCSY技术可达4 Hz精度的选择带宽，有效分离了C8烷烃异构体混合物中的各组分。定量分析方面，对2,2,4-三甲基戊烷分析的检测限（LOD）达到0.6 mM，定量限（LOQ）为1.2 mM。本项目拓展了费托反应生成水的检测方法，所用的CSSF-TOCSY比常规气相色谱法多检出乙醚和3-戊酮。

社会经济效益：本项目获批授权国家发明专利7项、获得计算机软件著作权2件。山西绿源碳索科技有限公司、山西凯米科技有限公司等高科技企业与本项目相关单位签署科技服务合同。

应用前景：所建立的方法具有显著普适性，已用于山西凯米科技有限公司开展的“煤基乙二醇选择性脱氢制乙醇酸研究”，样品无需物理分离、保持样品真实状态情况下，成功识别样品中所含的甲酸、甲醇、乙醇、酯类物质等多种反应中间产物，据此推测了反应机理路线，通过反应工艺优化，使目标产物乙醇酸收率大幅提高，目前正在协商签署下一期合作协议。