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催化劑“微改造”拓展碳基資源清潔利用路徑

文章來源：新能源網更新時間：2025-11-11 16:28:17

記者11月3日從中國科學院山西煤炭化學研究所獲悉，日前該研究所研究員溫曉東團隊聯合北京大學教授馬丁團隊在《科學》發表鐵基費托合成催化劑研究成果，首次實現該催化劑上二氧化碳選擇性低于1%、烯烴選擇性超85%的突破，為高碳資源清潔利用提供新思路。

烯烴是合成纖維、橡膠和塑料等化工產品的關鍵原料，被譽為“化工基石”。長期以來，工業烯烴主要來源于石油裂解。為應對石油資源趨緊與推動“雙碳”目標落地，開發以煤炭、天然氣或生物質氣化合成氣為原料的綠色低碳技術成為前沿方向。其中，費托合成因能直接將合成氣轉化為烯烴和燃料而備受關注。然而，傳統鐵基催化劑同時具有費托合成、水煤氣變換以及一氧化碳歧化多重活性，導致大量二氧化碳生成，嚴重限制了碳利用效率和烯烴選擇性。

針對這一難題，研究團隊結合表面化學勢調控理論、自動化高通量實驗，提出了一種痕量鹵代烷烴共進料調控策略。通過X-射線光電子能譜、同步輻射X射線吸收近邊結構譜、高靈敏度低能離子散射譜等各種先進表征技術，他們發現在反應氣中引入百萬分之一級的鹵代烷烴，即可在分子層面實現對表面氧物種循環的有效調節，從而動態調控催化劑表面的催化性能。這一“分子手術式”策略無需改變催化劑配方，只需在反應體系中引入微量鹵素，即可實現二氧化碳近零排放與高烯烴選擇性，具有“即插即用”的普適優勢。

該研究不僅實現了低碳與高效的雙重突破，還揭示了鹵素在反應中的活化—調控機理，為理解鐵基費托合成催化劑的微觀反應路徑提供了重要理論依據。未來，團隊將繼續探索鹵素調控策略的工業放大與長期穩定性驗證，推動其在煤制油、天然氣轉化及生物質利用等領域的應用，助力我國煤化工產業向高效、低碳、綠色方向轉型。（韓榮）

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