费托合成工艺概述 - 费托合成是一项将一氧化碳和氢气混合的合成气转化为液体燃料和烯烃等有价值化工产品的工艺，已有近百年历史 [1] - 该技术是将煤炭、天然气、生物质及二氧化碳等含碳资源转变为能源产品的重要工具，目前仍是全球能源化工领域的骨干技术 [1] - 铁基催化剂因其成本低廉且适用于氢少碳多的原料如煤炭，在化工装置中广泛应用 [1] 传统工艺的挑战 - 铁基催化剂在反应中存在副反应问题，会导致水和一氧化碳结合生成氢气和二氧化碳，或两个一氧化碳反应生成二氧化碳和碳黑 [1] - 这些副反应导致每生产3份产物，就有1份碳以二氧化碳形式流失，碳损失率高达约30% [1] - 即使采用尾气回收手段，也难以将碳损进一步降低 [1] 技术突破与核心发现 - 科研人员通过在反应体系中添加百万分之一量级的卤代甲烷如溴甲烷，成功破解了高碳排放难题 [2] - 在300摄氏度、5个大气压条件下，仅添加20ppm溴甲烷即可使二氧化碳生成比例从30%骤降至不到1% [2] - 该技术由中国科学院山西煤炭化学研究所和北京大学化学与分子工程学院合作研发，成果发表于《科学》期刊 [2] 技术原理与机制 - 溴原子在催化剂表面形成保护膜，改变了关键位置的反应环境，有效抑制副反应 [3] - 该机制能阻止水分子引发副反应，并防止两个一氧化碳生成多余二氧化碳，同时对正常反应通道予以放行 [3] - 该添加剂还能关闭不必要的后续反应通道，使产物更加集中和纯净 [3] 行业影响与应用前景 - 该技术为双碳目标下推动煤、天然气、生物质等碳资源的绿色转化提供了新路径 [2] - 这一思路不仅适用于铁基催化剂，也有望推广到其他反应体系，代表了一种以小博大的技术策略 [3] - 用微小添加剂调控催化剂表面微环境以引导不同反应轨迹的方法，可能成为未来绿色化工的重要方向 [3]