■ 本报通讯员 岳 媛

10月16日，一个打破高端化工壁垒的消息从国家能源集团传来。

国家能源集团低碳院与荷兰埃因霍芬理工大学等机构合作开发取得重大突破性进展，相关研究成果以《基于纯相χ-Fe5C2催化剂的高碳效率合成气直接制线性α-烯烃技术》为题，发表于《自然》（Nature）期刊。

这是一项填补国际技术空白的重要成果。该研究通过原创“纯相χ-碳化铁”催化剂，实现煤炭、天然气或生物质转化得到的合成气（氢气与一氧化碳的混合气）直接转化为高端化学品线性α-烯烃，可大幅提高碳效率、降低二氧化碳生成，为一步法制备高端线性α-烯烃提供了新途径。

这项研究成果提出“纯相碳化铁催化剂体系”新理论，并将新技术命名为“FTLAO”技术。“FTLAO”技术是一种间接液化技术，可以将煤炭转化为线性α-烯烃这种高级化工原料。其中，“FTLAO”里的“FT”代表费托合成，“LAO”代表线性α-烯烃。线性α-烯烃作为一种高端化工原料，应用范围之广、需求量之大超乎想象。从食品包装到工业制造，从日常洗护到高科技材料，处处都能见到它的身影。然而，长期以来，我国线性α-烯烃进口依存度高，价格居高不下，严重制约我国以线性α-烯烃为关键原料的高端化工产业发展与更新迭代。

面对国家战略的迫切需求，自2015年起，低碳院煤间接液化技术研究中心青年科学家、团队技术带头人王鹏博士挺身而出，开始对合成气转化直接制线性α-烯烃这一难题发起挑战。课题研发第一道难关是技术路线的选择，钴基催化剂活性卓越，但价格不菲；铁基催化剂价格低廉，但普遍存在二氧化碳选择性高、碳利用效率低、液体产品中C6+α-烯烃组分少等问题，技术路线如何选择成为一大难题。

王鹏在查阅大量文献基础上，结合多种先进原位表征技术，对铁基催化剂的活性相和活性位问题进行实验，发现铁基催化剂二氧化碳选择性高、碳利用效率低等问题的本质是催化剂还原碳化过程中生成了其他物相导致副反应发生。基于此点发现，王鹏提出以纯相碳化铁为催化剂活性相的原创思路。这样既能够利用铁基催化剂价格低廉的优点，又巧妙避开了副反应的困扰。

相碳化铁催化剂高度活跃，无法在空气中稳定存在，因此，对其进行表征研究需要使用各种高级原位表征仪器。但是，初期阶段低碳院缺少原位穆斯堡尔谱、环境电镜等必需的原位仪器，导致很多实验无法进行。面对这一困难，王鹏带领团队积极“走出去”，先后与北京大学、上海交通大学、北京科技大学、荷兰埃因霍芬理工大学建立合作关系。在“纯相碳化铁催化体系”研究过程中，王鹏与团队非常注重国际化合作，积极推动构建低碳技术研究全球创新网络，与荷兰埃因霍芬理工大学（TU/e）联合建立了“NICE-TU/e碳一催化合作实验室”，定期开展学术交流与合作研究。

在课题攻坚阶段，王鹏经常在各地来回奔波，期望以最快速度获得真实准确的实验结果。最终，团队与北京科技大学合作使用环境电镜在世界上首次原位捕捉到“纯相χ-碳化铁”的生成全过程。经过艰苦工作，王鹏团队发现以纯相碳化铁替代传统铁催化剂活性位时，催化剂展示出“近零二氧化碳选择性”的特性以及95%以上的超高碳效率，打破了学术界对铁催化剂固有的低碳效率的认知。2018年，该成果以《基于“纯相ε-碳化铁”的超低二氧化碳选择性费托合成》为题发表在国际著名学术期刊《科学》子刊（Science Advances）上，课题研究自此开始步入快车道。

2022年，由低碳院牵头，联合国家能源集团包头煤化工、宁夏煤业、北京大学、中国科学院过程所等10家研发单位，成功申请了“十四五”国家重点研发计划“低二氧化碳选择性合成气直接转化制长链α-烯烃关键技术”。该研发项目以低碳院原创“纯相碳化铁催化剂体系”为核心，采用高效浆态床反应器，与长链α-烯烃的高效分离与产物综合利用技术相结合，形成合成气直接制长链α-烯烃成套技术。

“十四五”重大专项计划的成功申报，标志着王鹏带领团队研发的“纯相碳化铁催化剂体系”开始走出实验室，进入实际应用和工业化开发阶段。“FTLAO”技术将使集团公司煤化工产业链向高价值下游扩展，生产更多高端化学品，在保障国家化学品稳定供应的同时提高集团公司经济效益。同时，还将减少二氧化碳排放，使煤化工产业更加绿色低碳环保。

自2015年至2024年，王鹏和团队成员不仅彻底突破了我国在合成气直接转化制备线性α-烯烃技术上的瓶颈，更推动我国在该领域技术水平位列全球领先地位。截至目前，基于“纯相碳化铁催化剂体系”，团队共申请发明专利101件，其中国际专利34项，出版英文专著2部，发表SCI收录文章30余篇，取得累累硕果，鼓舞人心。