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图 温和条件下费托合成制烯烃反应示意图
在国家自然科学基金项目(批准号:22525808、22378386、22372165)等资助下,中国科学院大连化学物理研究所孙剑研究员团队提出了一种基于费托合成体系的催化新策略,实现了温和条件下合成气向低碳烯烃的高效转化。研究成果以“Hydroxy-induced cobalt oxides for syngas to light olefins”为题,于2026年4月1日在线发表于《自然》(Nature)上,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10204-4。
费托合成是以合成气(一氧化碳和氢气)为原料,制备燃料和化学品的重要工业过程。传统费托合成制烯烃需要较高的温度和压力,能耗和成本相对较高。而在温和条件下,反应转化率和产物选择性难以同时兼顾,如何在高转化率(>60%)目标下同时实现低碳烯烃的高选择性仍面临挑战。
针对该挑战,上述研究团队聚焦反应本征机理,提出反应分子活化新策略。通过在钠-钴-锰催化体系中引入特定亲水羟基助剂,构建了富含表面羟基的反应界面,诱导形成了具有低对称性三斜相结构的钴锰复合氧化物新催化位点,提升了一氧化碳的活化效率。研究表明,羟基助剂能够抑制催化剂的过度还原和碳化,稳定活性氧化物相,优化碳氧键活化与碳-碳偶联之间的协同关系。该催化体系在250~260 ℃、0.1 MPa的温和条件下表现出较优异的性能,一氧化碳转化率可达80%,低碳烯烃选择性可达60%。