“即插即用”鹵素策略讓烯烴生產(chǎn)告別二氧化碳排放包袱 | 前沿動態(tài)

原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報》2025年第21期科技新聞-前沿動態(tài)

“即插即用”鹵素策略讓烯烴生產(chǎn)告別CO2排放包袱

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費托合成是化學(xué)工業(yè)中一項重要的催化反應(yīng)技術(shù)，主要用于將合成氣轉(zhuǎn)化為液體燃料或烯烴等高值化學(xué)品。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東團隊聯(lián)合北京大學(xué)馬丁團隊，首次在鐵基費托合成催化劑上實現(xiàn)了CO2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。2025年10月30日，相關(guān)研究成果發(fā)表于

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烯烴是合成纖維、橡膠和塑料等化工產(chǎn)品的關(guān)鍵原料，被譽為“化工基石”。長期以來，工業(yè)烯烴主要來源于石油裂解。隨著石油資源趨緊與“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，開發(fā)以煤炭、天然氣或生物質(zhì)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(zhuǎn)化為烯烴和燃料備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)鐵基催化劑具有費托合成、水煤氣變換以及一氧化碳歧化多重活性，導(dǎo)致大量CO2生成，嚴(yán)重限制了碳利用效率和烯烴選擇性。

為了突破這一瓶頸，研究人員結(jié)合表面化學(xué)勢調(diào)控理論、自動化高通量實驗，提出了一種痕量鹵代烷烴共進(jìn)料調(diào)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(jié)構(gòu)譜、高靈敏度低能離子散射譜等各種先進(jìn)表征技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)氣中引入百萬分之一級的鹵代烷烴，即可在分子層面實現(xiàn)對表面氧物種循環(huán)的有效調(diào)節(jié)，從而動態(tài)調(diào)控催化劑表面的催化性能：阻斷H2O的解離，抑制水煤氣變換（WGS）副反應(yīng)；阻止表面O與CO結(jié)合，幾乎完全消除歧化反應(yīng)生成的CO2；抑制烯烴加氫副反應(yīng)，顯著提升烯烴產(chǎn)率。

這一“分子手術(shù)式”策略無需改變催化劑配方，只需在反應(yīng)體系中引入微量鹵素，即可實現(xiàn)CO2近零排放與高烯烴選擇性，具有即插即用的普適優(yōu)勢。

該研究不僅實現(xiàn)了低碳與高效的雙重突破，還揭示了鹵素在反應(yīng)中的活化—調(diào)控機理，為理解鐵基費托催化劑的微觀反應(yīng)路徑提供了重要理論依據(jù)。未來，團隊將繼續(xù)探索鹵素調(diào)控策略的工業(yè)放大與長期穩(wěn)定性驗證，推動其在煤制油、天然氣轉(zhuǎn)化及生物質(zhì)利用等領(lǐng)域的應(yīng)用，助力我國煤化工產(chǎn)業(yè)向高效、低碳、綠色方向轉(zhuǎn)型。

（綜合：

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