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费托合成是化学工业中一项重要的催化反应技术，主要用于将合成气（一氧化碳和氢气的混合气体）转化为液体燃料或烯烃等高值化学品。我国科学家开发出一项新的催化调控技术，使费托合成过程几乎不产生二氧化碳，还可大幅提升油品或烯烃的产率，为低碳化工制造提供了新策略。这项重要成果于10月30日晚在《科学》杂志上在线刊发。
费托合成在煤炭、天然气和生物质等碳资源制备油品和高值化学品过程中发挥着关键作用。一直以来，费托合成主要采用铁基催化剂，这种具有低成本、高油品时空产率等优势的催化剂，目前占据全球三分之二以上的费托合成产能。然而，其最大短板是在反应过程中易产生大量二氧化碳，产率常高达30%，导致碳资源浪费。
中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东教授团队联合北京大学马丁教授团队经研究发现，在合成气中引入极其微量的卤素化合物如溴甲烷、碘甲烷等，就能实现对铁基催化剂表面反应路径的精准控制，将生成二氧化碳的反应路径关闭，使二氧化碳几乎实现“零排放”。同时，采用该方法生成的高附加值烯烃比例提升至85%以上，超过行业平均水平。
“这种调控方式完全不改变原有催化剂结构、无需更换设备，只需引入微量的卤素化合物，就好像在烹饪中加入一滴‘分子级调味料’，就能实现‘动态调控’，‘关掉’副反应通道，提升反应的碳原子利用效率，具有极强的工程适应性。”温晓东说。
“费托合成是中国煤化工和合成气化工的重要支柱，但其二氧化碳释放的副产问题是制约其绿色升级的最大挑战之一，以往方法最多只能把二氧化碳生成比例从30%降到10%。”马丁说，团队工作提供了一个简单有效的技术解决方案，攻克了“费托合成高碳排放”的世界性难题，实现了绿色低碳的烯烃或油品生产，有望为我国煤化工过程的脱碳提供新的路径。
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