研究发现，在将合成气（主要由一氧化碳和氢气组成）转化为油品或烯烃的费托合成反应中，只需在反应气体中引入极微量的卤素化合物，就能显著改变铁基催化剂的反应行为――几乎不产生二氧化碳，同时将合成烯烃和液体燃料的效率提升至新高度。相关成果10月30日发表于国际顶级期刊《科学》（Science）。

研究者表示，这项技术破解了费托合成高碳排放难题，为我国在“双碳”目标下推动煤、天然气、生物质等碳资源的绿色转化提供了新路径。

据介绍，费托合成已有百年历史，可通过催化剂将合成气转化为液体燃料或烯烃等高值化学品。其中，高碳排放是该反应中的难题。费托合成中，铁基催化剂容易触发副反应路径――反应物一氧化碳与水反应生成二氧化碳。这一副反应严重消耗碳资源，造成产物选择性下降，意味着更多的碳排放和能耗浪费。

面对这一难题，中国科学家提出在反应气体中，加入百万分之一浓度的卤素化合物（如溴甲烷、碘甲烷等）。“就像在烹饪中加入一滴‘分子级调味料’。”马丁说，微小的添加量，可以带来巨大的反应差异：研究发现，这些卤素分子在反应中以“动态调控者”身份存在，在铁基催化剂表面不断吸附、解离、再结合，像“电子开关”一样调节催化剂的表面状态，阻断催化剂表面的水分子活化，从而阻断一氧化碳和水生成二氧化碳。同时，抑制催化剂表面烃类的过度氢化，使更多碳原子以烯烃形式生成。

温晓东介绍，实验数据显示，传统铁基费托反应中，二氧化碳占比常高达30%左右，而在“痕量卤素调控”下，这一数值可降至1%以下。同时，生成的高附加值烯烃比例提升至85% 以上，远超行业平均水平。

据介绍，目前，研究团队正与相关企业合作开展中试放大、长期稳定性评估，力争将这一绿色低碳策略快速推向工业化。“未来，随着技术逐步推广，有望显著提升我国合成气利用、煤化工等产业的绿色转型水平，为全球能源结构优化贡献中国方案。”马丁说。

只加“一滴卤素”

就能让百年费托合成焕发低碳新生

这是中国科学家

送给世界能源转型的

一份原创答案

也展现了中国的科技担当

来源：人民日报

责编：李丹

校对：吕久彪