【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】今年是費(fèi)托合成發(fā)現(xiàn)100周年——這個(gè)能將煤炭、天然氣、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的合成氣（一氧化碳和氫氣）變?yōu)橐后w燃料或烯烴等寶貴化學(xué)品的工藝，是現(xiàn)代能源化工的基石之一。但這一“百年反應(yīng)”也一直面臨一個(gè)老大難問題：高碳排放。令人振奮的是，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東研究員團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)馬丁教授團(tuán)隊(duì)合作，日前在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表突破性成果，成功破解了“費(fèi)托合成高碳排放”百年世界難題。

研究發(fā)現(xiàn)，在將合成氣轉(zhuǎn)化為油品或是烯烴的費(fèi)托合成反應(yīng)中，只需在其中“加入”極其微量的鹵素化合物，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(shí)將合成烯烴和液體燃料的效率提升至新高度，為我國(guó)推動(dòng)煤、天然氣等碳資源的綠色轉(zhuǎn)化，提供了切實(shí)可行新路徑。

早在1925年，德國(guó)化學(xué)家費(fèi)舍爾和特羅普施就首次提出：通過催化劑，可將合成氣轉(zhuǎn)化為液體燃料或高值化學(xué)品。但二氧化碳副產(chǎn)問題是制約其綠色升級(jí)的最大挑戰(zhàn)之一。“對(duì)此，我們提出了一個(gè)出人意料的簡(jiǎn)單方案：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(jí)調(diào)味料’。這個(gè)微小的添加量，竟然帶來了巨大的反應(yīng)差異。”馬丁說。

溫曉東告訴記者，這些鹵素分子在反應(yīng)中不會(huì)直接轉(zhuǎn)化，而是以“動(dòng)態(tài)調(diào)控者”的身份存在：它們?cè)诖呋瘎┍砻娌粩辔�、解離、再結(jié)合，像“電子開關(guān)”一樣調(diào)節(jié)鐵催化劑的表面狀態(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。更關(guān)鍵的是，這種調(diào)控方式完全不改變?cè)写呋瘎┙Y(jié)構(gòu)、無需更換設(shè)備，只需引入微量氣體，就能實(shí)現(xiàn)“即插即用”的性能躍升。這種策略不僅簡(jiǎn)潔高效，還具有極強(qiáng)的工程適應(yīng)性。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)鐵基費(fèi)托反應(yīng)中，二氧化碳占比常高達(dá)30%左右；而在“鹵素調(diào)控”下，這一數(shù)值可降至1%以下，幾乎可以忽略不計(jì)。同時(shí)，生成的高附加值烯烴比例提升至80%以上，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。“這意味著在相同原料投入下，幾乎所有碳原子都被轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)物，不再白白流失為二氧化碳。這一‘低碳+高效’的雙重提升，為實(shí)現(xiàn)高碳資源利用率、高選擇性產(chǎn)品輸出的清潔化工路線，提供了技術(shù)突破口。”馬丁說。

記者了解到，目前，研究團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證了多種鹵素氣體的效果，并正與相關(guān)企業(yè)合作開展中試放大、長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)估，力爭(zhēng)將這一綠色低碳策略快速推向工業(yè)化。“未來，隨著這一技術(shù)逐步推廣，將有望顯著提升我國(guó)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(xiàn)‘中國(guó)方案’。”溫曉東表示。

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