通过费托合成（Fischer–Tropsch synthesis，FTS）工艺从合成气（一氧化碳和氢气混合物）可持续生产燃料和烯烃，需要催化剂具备高选择性、工业生产率以及二氧化碳（CO2）排放量极低的特点。然而，目前工业用的铁催化剂会产生大量的二氧化碳副产品，从而限制了碳效率。

2025 年 10 月 30 日，北京大学化学与分子工程学院马丁教授、中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东研究员、刘兴武作为共同通讯作者（Cai Yi、Wang Maolin、Zhao Shu、Liu Xi、Xie Junzhong为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Trace-level halogen blocks CO2emission in Fischer-Tropsch synthesis for olefins production的研究论文。

该研究在铁基催化体系中的合成气中添加微量溴甲烷，表面结合的溴与铁活性位点相互作用，抑制了水解离、一氧化碳和氧原子的重组以及烯烃加氢，从而实现了近乎零的二氧化碳生成量和高烯烃选择性和产量。

在这项最新研究中，研究团队证实，在进料合成气中引入 ppm 级（百万分之一级别）含卤化合物（卤代甲烷），就能够在铁基催化体系中显著抑制二氧化碳的生成，并提高烯烃相对于烷烃的选择性以及烯烃的产量。

具体来说，在铁碳化物催化剂上共进料 20 ppm 的溴甲烷（CH3Br），可使二氧化碳的选择性降低至低于 1%，而所有含碳产物中烯烃的选择性提高至约 85%。表面结合的卤素调节了催化剂的表面结构，并选择性地抑制了导致二氧化碳生成和烯烃加氢途径。

该研究开发的“卤素调控”策略，为碳高效合成气转化提供了一条简单、可扩展且广泛适用的途径。

值得一提的是，Science期刊同期发表了来自清华大学化学工程系骞伟中团队的研究论文。

该研究开发了钠改性的 FeCx@Fe3O4核壳催化剂，能够原位耦合水煤气变换（WGS）和合成气制烯烃（STO）。从低H2/CO 比的合成气出发，实现了高烯烃选择性和碳氢化合物产率，同时减少了二氧化碳排放和副产物水的产生，从而提高了氢原子经济性（HAE）。

这两项研究，在铁基催化剂的作用下，通过两种不同的策略，均实现了从合成气（一氧化碳和氢气的混合物）中生成烯烃，且二氧化碳生成更少。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea1655

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea0774

来源：生物世界