近日，中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东研究员团队与北京大学Martin教授团队在解决费托合成中碳排放高的问题上取得成功成果。研究发现，在将合成气（主要由一氧化碳和氢气组成）转化为油或烯烃的费托合成反应中，向反应气中引入极少量的卤素化合物即可显着改变铁基催化剂的反应行为——几乎不产生二氧化碳，同时将合成烯烃和液体发酵的效率提高到一个新的水平。相关成果发表在国际领先期刊《科学》上。该技术为我国在“双碳”目标下追求煤炭、天然气、生物质等碳源的绿色转化提供了新路径。费托合成已有百年历史，利用催化剂将合成气转化为液体燃料或烯烃等高价值化学品。其中，高碳排放是该反应的难题。在费托合成中，铁基催化剂可以轻松触发反应途径——一氧化碳与水反应产生二氧化碳。这种副反应严重消耗碳资源，导致产品选择减少，这意味着更多的碳排放和能源浪费。面对这个问题，我国科学家提出在反应气体中添加浓度为100万的卤素化合物（溴甲烷、碘甲烷等）。少量的添加就能带来反应的巨大差异：这些卤素分子在反应过程中作为“动态调节剂”存在，不断在铁基催化剂表面吸附、解离、复合，调节铁基催化剂的表面状态。催化剂就像一个“电子开关”，阻断催化剂表面水分子的活化，从而阻断一氧化碳和水生成二氧化碳。同时，防止烃在催化剂表面过度加氢，从而使更多的碳原子以烯烃的形式形成。实验数据表明，传统铁基费托反应中，二氧化碳的比例往往高达30%左右，但在“微量卤素控制”下，这一差距可降至1%以下。同时，高附加值烯烃占比提升至85%以上，高于行业平均水平。目前，研究团队正与相关企业合作开展试点规模化和长期可持续评估，力争快速推进绿色低碳工业化战略。随着该技术的逐步推广，预计将显着提高我国合成气利用、煤化工等行业绿色转型水平，为全球能源结构优化贡献中国方案。只需添加“一滴卤素”，就能让百年费托合成法获得新的低碳生命。这是中国科学家为世界能源转型做出贡献的原创答案，也彰显了中国的科技责任。