今年，是费托合成被发现100周年，能将煤炭、天然气、生物质转化成合成气，具体是一氧化碳和氢气，进而变成液体燃料，或者烯烃等宝贵化学品的工艺，是现代能源化工的基石之一。不过，这一“百年反应”一直面临一个颇为棘手的问题，那就是高碳排放。令人感到振奋的是，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马丁教授团队展开合作，在30日深夜，于国际学术期刊《科学》上发表了突破性成果，成功破解了“费托合成高碳排放”这一历经百年的世界难题。研究有发现，在费托合成反应里，此反应是把合成气转化为油品或者烯烃，在其中“加入”极少的卤素化合物，就能够显著改变铁基催化剂的反应行为，几乎不产生二氧化碳，还能把合成烯烃以及液体燃料的效率提升到新高度，为我国推动煤、天然气等碳资源的绿色转化给予了切实可行的新路径。

马丁介绍，早在1925年，德国化学家费舍尔提出，德国化学家特罗普施也提出，通过催化剂，可将合成气转化为液体燃料或高值化学品但二氧化碳副产问题是制约其绿色升级的最大挑战之一对此，我们提出了一个出人意料的简单方案在反应气体中，加入百万分之一浓度的卤素化合物，如溴甲烷、碘甲烷等就像在烹饪中加入一滴分子级调味料这个微小的添加量，竟然带来了巨大的反应差异。

温晓东告知记者，那些卤素分子于反应里不会径直转化，而是以“动态调控者”的身份存有，它们在催化剂表面持续进行吸附、解离、再结合，如同“电子开关”一般调节铁催化剂的表面状况，阻断催化剂表面的水分子活化，进而阻断一氧化碳和水生成二氧化碳，更为关键的是，这种调控方式全然不改变原有催化剂结构、无需更换设备，只要引入微量气体，就能达成“即插即用”的性能跃升，这种策略不但简洁高效，还具备极强的工程适应性。

实验数据表明，在传统铁基费托反应期间，二氧化碳所占的比例常常会高达30%左右，然而在“卤素调控”的状况之下，这一数值能够降低到1%以下，基本上是可以忽略不计的。与此同时，所生成的高附加值烯烃比例提高到80%以上，远远超过了行业的平均水平。马丁讲：“这就意味着，在投入相同原料的情况下，差不多所有的碳原子都被转变成为了有用的产物，不会再白白地漏失成为二氧化碳。这一种‘低碳+高效’的双重提升，为达成高碳资源利用率、高选择性产品输出的清洁化工路线，提供了技术方面的突破口。”

记者知晓，当下，研究团队于实验室里验证了多种卤族元素气体的成效，且正跟相关企业协作展开中试规模扩大、长期稳定性评测，力求把这一绿色低碳举措迅速推向工业化。更为关键的是，此技术不但适用于煤炭制油以及煤炭制烯烃，还能够延伸至源自天然气、生物质以及废弃塑料等多种含碳物质来源的合成气转化进程，呈现出极强的通用性以及可持续性。温晓东表示，未来，随着这一技术逐步推广，将有望显著提升我国合成气利用产业的绿色转型水平，还将有望显著提升我国煤化工等产业的绿色转型水平，进而为全球能源结构优化贡献“中国方案”。

（光明日报全媒体记者晋浩天）