▲團隊提出溫和條件下費托合成制低碳烯烴的新策略

我國能源結(jié)構(gòu)特點是“富煤、貧油、少氣”，發(fā)展以合成氣為中間體的轉(zhuǎn)化技術(shù)，對保障能源安全和推動化工原料多元化具有重要意義。

近日，中國科學院大連化學物理研究所科研團隊在合成氣制低碳烯烴方面取得重要進展，團隊提出了一種基于費托合成體系的催化新策略，實現(xiàn)了合成氣在溫和條件下（250–260℃，0.1MPa）向低碳烯烴的高效轉(zhuǎn)化。

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傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸

費托合成，是以合成氣（一氧化碳和氫氣）為原料，制備燃料和化學品的重要工業(yè)過程，在煤炭資源豐富的國家具有重要應用價值。

傳統(tǒng)費托合成制烯烴過程，通常需要在300°C以上、壓力大于2MPa的條件下運行，能耗和成本相對較高。

在相對溫和的條件下，反應體系普遍存在轉(zhuǎn)化率與低碳烯烴選擇性相互制約的矛盾，即隨著轉(zhuǎn)化率的提高，低碳烯烴選擇性往往顯著下降，這使得在高轉(zhuǎn)化率（>60%）條件下實現(xiàn)低碳烯烴的高選擇性面臨挑戰(zhàn)。

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新策略破難題

科研團隊從反應本征機理出發(fā)，發(fā)現(xiàn)引入特定親水羥基助劑能夠?qū)σ谎趸蓟罨a(chǎn)生積極影響，為理解和調(diào)控合成氣轉(zhuǎn)化反應提供了新的視角。

研究發(fā)現(xiàn)，在鈉-鈷-錳催化體系中引入特定羥基助劑，可構(gòu)建富含表面羥基的反應界面，進而誘導形成具有低對稱性三斜相結(jié)構(gòu)的鈷錳復合氧化物新催化位點，提升一氧化碳的活化效率。

研究結(jié)果顯示，在250–260℃、0.1MPa的相對溫和條件下，該催化體系在較寬氫碳比范圍內(nèi)一氧化碳轉(zhuǎn)化率可達80%，低碳烯烴選擇性可達60%，總烯烴選擇性超過80%。

▲羥基改性策略誘導形成三斜相結(jié)構(gòu)鈷錳復合氧化物，實現(xiàn)溫和條件下費托合成制低碳烯烴

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前景可期

結(jié)構(gòu)表征與機理研究表明，羥基助劑能夠抑制催化劑的過度還原和碳化，穩(wěn)定活性氧化物相，從源頭上優(yōu)化一氧化碳活化與碳-碳偶聯(lián)之間的協(xié)同關(guān)系。

該研究為理解一氧化碳/二氧化碳催化轉(zhuǎn)化過程中多相活性結(jié)構(gòu)的動態(tài)演化提供了新的實驗依據(jù)。

未來，團隊將圍繞羥基助劑調(diào)控一氧化碳/二氧化碳催化轉(zhuǎn)化體系的構(gòu)筑方式、活性位結(jié)構(gòu)演化及反應過程優(yōu)化等關(guān)鍵問題，持續(xù)推進相關(guān)基礎(chǔ)研究與應用探索，為我國煤炭清潔高效利用和低碳化工過程發(fā)展提供有利技術(shù)支撐。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10204-4

來源：中國科學院大連化學物理研究所

責任編輯：曹旸