記者從北京大學(xué)獲悉：近日，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東研究員團隊與北京大學(xué)馬丁教授團隊合作，破解費托合成高碳排放難題方面取得突破性成果。

研究發(fā)現(xiàn)，在將合成氣（主要由一氧化碳和氫氣組成）轉(zhuǎn)化為油品或烯烴的費托合成反應(yīng)中，只需在反應(yīng)氣體中引入極微量的鹵素化合物，就能顯著改變鐵基催化劑的反應(yīng)行為——幾乎不產(chǎn)生二氧化碳，同時將合成烯烴和液體燃料的效率提升至新高度相關(guān)成果10月30日發(fā)表于國際頂級期刊《科學(xué)》（Science）。

研究者表示，這項技術(shù)破解了費托合成高碳排放難題，為我國在“雙碳”目標(biāo)下推動煤、天然氣、生物質(zhì)等碳資源的綠色轉(zhuǎn)化提供了新路徑。

據(jù)介紹，費托合成已有百年歷史，可通過催化劑將合成氣轉(zhuǎn)化為液體燃料或烯烴等高值化學(xué)品。其中，高碳排放是該反應(yīng)中的難題。費托合成中，鐵基催化劑容易觸發(fā)副反應(yīng)路徑——反應(yīng)物一氧化碳與水反應(yīng)生成二氧化碳。這一副反應(yīng)嚴(yán)重消耗碳資源，造成產(chǎn)物選擇性下降，意味著更多的碳排放和能耗浪費。

面對這一難題，中國科學(xué)家提出在反應(yīng)氣體中，加入百萬分之一濃度的鹵素化合物（如溴甲烷、碘甲烷等）就像在烹飪中加入一滴分子級調(diào)味料”馬丁說，微小的添加量，可以帶來巨大的反應(yīng)差異研究發(fā)現(xiàn)，這些鹵素分子在反應(yīng)中以“動態(tài)調(diào)控者”身份存在鐵基催化劑表面不斷吸附、解離、再結(jié)合，像“電子開關(guān)”一樣調(diào)節(jié)催化劑的表面狀態(tài)，阻斷催化劑表面的水分子活化，從而阻斷一氧化碳和水生成二氧化碳同時抑制催化劑表面烴類的過度氫化，使更多碳原子以烯烴形式生成

溫曉東介紹，實驗數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)鐵基費托反應(yīng)中，二氧化碳占比常高達(dá)30%左右而在“痕量鹵素調(diào)控”下，這一數(shù)值可降至1%以下。同時，生成的高附加值烯烴比例提升至8% 以上，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。

據(jù)介紹，目前，研究團隊正與相關(guān)企業(yè)合作開展中試放大、長期穩(wěn)定性評估，力爭將這一綠色低碳策略快速推向工業(yè)化?！?/span>未來，隨著技術(shù)逐步推廣，有望顯著提升我國合成氣利用、煤化工等產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型水平，為全球能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化貢獻中國方案。”馬丁說。

只加“一滴鹵素”

就能讓百年費托合成煥發(fā)低碳新生

這是中國科學(xué)家

送給世界能源轉(zhuǎn)型的

一份原創(chuàng)答案

也展現(xiàn)了中國的科技擔(dān)當(dāng)

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