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        近日，Applied Catalysis B: Environment and Energy（中科院一区、IF=22.1）在线发表了武汉大学新普京澳门娱乐场app网站定明月教授团队在合成气高效制取α-烯烃方面的最新研究成果，论文题为《Encapsulating Fischer-Tropsch synthesis catalyst with porous graphite-carbon enables ultrahigh activity for syngas to α-olefins》。武汉大学为第一通讯单位，新普京澳门娱乐场app网站硕士生吴可为第一作者，徐艳飞副研究员、定明月教授为通讯作者。

       α-烯烃是重要的有机化工原料，可用于合成高端润滑油、表面活性剂、增塑剂、以及用作聚烯烃共聚单体。传统的工业生产方式主要为乙烯齐聚，然而该工艺的操作条件苛刻、且产品为偶数碳的α-烯烃。费托合成（Fischer-Tropsch synthesis，FTS）可将煤/生物质基合成气直接转化为碳数连续分布的α-烯烃，该路径对于解决α-烯烃的市场需求、实现煤炭的清洁高效利用等方面均具有重要意义，近年来受到了研究者们的广泛关注。

       铁基催化剂具有价格低廉、反应条件广、烃类分布易调控的优点，是常用的工业FTS催化剂。由于合成气转化过程中同时存在H₂、CO、H₂O对铁物种的还原、碳化、氧化过程，传统铁基催化剂在反应中通常会演变为碳化铁和Fe₃O₄的混合物相。碳化铁是FTS生成烃类产物的活性相，而Fe₃O₄则对水煤气变换副反应有着很高的反应活性。因此，保护碳化铁在反应中不被氧化对于提高烃类的时空产率、减少CO₂生成是非常必要的。

图1 稳定碳化铁活性相用于合成气高效制取α-烯烃

       定明月教授团队揭示了不同铁物相之间存在显著的尺寸差异，发现碳化铁氧化为Fe₃O₄是一个体积增加的过程，基于此设计构筑了多孔石墨碳封装碳化铁的新型催化剂，刚性石墨碳有效保护了碳化铁在反应中不被氧化（图1），使其在CO转化率>80%、反应温度330 °C等苛刻的反应条件下仍然可以保持稳定，进而表现出了超高的反应活性，并且添加适量Na助剂后C₄₊ α-烯烃的时空产率高达11.35 g·g_cat^-1·h^-1，相比于文献中催化剂上的烯烃时空产率高出了一个数量级。这项工作为设计高活性、高稳定性的铁基催化剂提供了新的思路。

       上述研究得到了国家重点研发计划（2022YFB4101201）、国家自然科学基金（22302149、52376206）、湖北省创新群体（2022CFA017）、中国博士后创新人才支持计划（BX20220242）、小米青年学者等项目的资助。

      论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124067