我国科学家攻克费托合成高碳排放难题

中国科学院山西煤炭化学发布消息，10月30日，该所温晓东研究员团队联合北京大学马丁教授团队在《科学》杂志发表最新研究成果，首次在铁基费托合成催化剂上实现了二氧化碳选择性低于1%、烯烃选择性超过85%的重大突破，为高碳资源的清洁高效利用提供了全新思路。

长期以来，工业烯烃主要来源于石油裂解，开发以煤炭、天然气或生物质气化合成气为原料的绿色低碳路径成为国际前沿方向。其中，费托合成因能直接将合成气转化为烯烃和燃料，备受关注。然而，传统铁基催化剂同时具有费托合成、水煤气变换以及一氧化碳歧化多重活性，导致大量二氧化碳生成，严重限制了碳利用效率和烯烃选择性。

针对这一难题，研究团队结合表面化学势调控理论、自动化高通量实验，提出了一种痕量卤代烷烃共进料调控策略。通过各种先进表征技术，他们发现在反应气中引入百万分之一级的卤代烷烃（如溴甲烷），就能在分子层面实现对表面氧物种循环的有效调节，从而动态调控催化剂表面的催化性能。

这一“分子手术式”策略无需改变催化剂配方，只需在反应体系中引入微量卤素，即可实现二氧化碳近零排放与高烯烃选择性，具有即插即用的普适优势。

该研究不仅实现了低碳与高效的双重突破，还揭示了卤素在反应中的活化–调控机理，为理解铁基费托催化剂的微观反应路径提供了重要理论依据。

据悉，研究团队将继续探索卤素调控策略的工业放大与长期稳定性验证，推动其在煤制油、天然气转化及生物质利用等领域的应用，助力我国煤化工产业向高效、低碳、绿色方向转型。