核心观点 - 中国科学院与北京大学的研究团队通过向铁基费托合成反应气体中添加百万分之一浓度的卤素化合物，成功将二氧化碳副产物含量从传统工艺的30%左右降至1%以下，同时将高附加值烯烃产率提升至85%以上，为绿色合成气转化和低碳化工制造提供了新策略[1][4] 行业背景与现有挑战 - 费托合成是将合成气转化为液体燃料或烯烃等高值化学品的关键催化反应技术，已有百年发展历史[2] - 超过三分之二的工业过程选用铁基催化剂进行铁基费托合成，因其具备低成本、高油品时空产率等显著优势[2] - 传统铁基费托合成工艺中，由于水气变换副反应，二氧化碳选择性常常高达30%，即每转化100个碳原子就有30个生成二氧化碳，即使采取工程手段，二氧化碳选择性仍普遍超过16%，造成严重的碳排放和碳资源浪费[2] 技术突破详情 - 研究团队提出了痕量卤素调控策略，在反应气体中加入百万分之一浓度的卤素化合物（如溴甲烷、碘甲烷）[1][3] - 该策略的核心原理在于卤素化合物的“靶向作用”和“动态调控”，它们能在催化剂表面不断吸附、解离、再结合，阻断水分子活化，从而封住二氧化碳的生成路径，同时防止烃类过度氢化，使更多碳原子用于生成烯烃[4] - 实验结果显示，该策略不仅将二氧化碳副产物含量降至1%以下，实现了“近零碳排放”，还将烯烃产率大幅提升至85%以上，远超行业平均水平[1][4] - 该策略具有极高的实用性和便捷性，无需更换现有催化剂或对设备进行大规模改造，只需在设备进气口添加微量卤素气体即可实现[4] 产业化前景与未来方向 - 该策略若与绿氢的使用和低二氧化碳排放的煤气化过程相结合，有望为煤化工过程脱碳开辟全新路径[5] - 研究团队正积极与相关企业合作，进行中试放大以及长期稳定性评估工作，力争快速推向工业化[5] - 实现工业化需解决多项关键难题：百万分比浓度气体的稳定、安全输入对自动化水平要求极高；铁基催化剂在长期运行中的耐卤稳定性需系统验证；针对不同气化原料的杂质差异和组成波动，策略的普适性与放大适应性有待进一步研究与优化[5] - 未来研究计划从两个方向推进：一是开发可自调节释放的固体卤源或协同助剂体系，构建更安全、可控、可回收的动态调控方式；二是结合人工智能与高通量筛选技术，探索更多可替代卤素化合物的“轻掺杂”调控分子，以实现对反应网络的更精确调节[5]