攻克高碳排放難題！我國科學(xué)家在綠色催化技術(shù)上取得新突破

費(fèi)托合成是化學(xué)工業(yè)中一項(xiàng)重要的催化反應(yīng)技術(shù),主要用于將合成氣（一氧化碳和氫氣的混合氣體）轉(zhuǎn)化為液體燃料或烯烴等高值化學(xué)品。我國科學(xué)家開發(fā)出一項(xiàng)新的催化調(diào)控技術(shù)，使費(fèi)托合成過程幾乎不產(chǎn)生二氧化碳，還可大幅提升油品或烯烴的產(chǎn)率，為低碳化工制造提供了新策略。這項(xiàng)重要成果于30日晚在《科學(xué)》雜志上在線刊發(fā)。

 

  費(fèi)托合成在煤炭、天然氣和生物質(zhì)等碳資源制備油品和高值化學(xué)品過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。一直以來，費(fèi)托合成主要采用鐵基催化劑，這種具有低成本、高油品時(shí)空產(chǎn)率等優(yōu)勢的催化劑，目前占據(jù)全球三分之二以上的費(fèi)托合成產(chǎn)能。然而，其最大短板是在反應(yīng)過程中易產(chǎn)生大量二氧化碳，產(chǎn)率常高達(dá)30%，導(dǎo)致碳資源浪費(fèi)。

 

  中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)馬丁教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在合成氣中引入極其微量的鹵素化合物如溴甲烷、碘甲烷等，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵基催化劑表面反應(yīng)路徑的精準(zhǔn)控制，將生成二氧化碳的反應(yīng)路徑關(guān)閉，使二氧化碳幾乎實(shí)現(xiàn)“零排放”。同時(shí)，采用該方法生成的高附加值烯烴比例提升至85%以上，超過行業(yè)平均水平。

 

  “這種調(diào)控方式完全不改變原有催化劑結(jié)構(gòu)、無需更換設(shè)備，只需引入微量的鹵素化合物，就好像在烹飪中加入一滴‘分子級(jí)調(diào)味料’，就能實(shí)現(xiàn)‘動(dòng)態(tài)調(diào)控’，‘關(guān)掉’副反應(yīng)通道，提升反應(yīng)的碳原子利用效率，具有極強(qiáng)的工程適應(yīng)性。”溫曉東說。

 

  “費(fèi)托合成是中國煤化工和合成氣化工的重要支柱，但其二氧化碳釋放的副產(chǎn)問題是制約其綠色升級(jí)的最大挑戰(zhàn)之一，以往方法最多只能把二氧化碳生成比例從30%降到10%。”馬丁說，團(tuán)隊(duì)工作提供了一個(gè)簡單有效的技術(shù)解決方案，攻克了“費(fèi)托合成高碳排放”的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了綠色低碳的烯烴或油品生產(chǎn)，有望為我國煤化工過程的脫碳提供新的路徑。