10月30日，中國科學院山西煤化所溫曉東研究員團隊聯合北京大學馬丁教授團隊在《科學》雜志發表最新研究成果，首次在鐵基費托合成催化劑上實現了二氧化碳選擇性低于1%、烯烴選擇性超過85%的重大突破，為高碳資源的清潔高效利用提供了全新思路。
長期以來，工業烯烴主要來源于石油裂解，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路徑成為國際前沿方向。其中，費托合成因能直接將合成氣轉化為烯烴和燃料，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（如溴甲烷），就能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，為理解鐵基費托催化劑的微觀反應路徑提供了重要理論依據。
據悉，研究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。
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