近日，大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微納米反應(yīng)器與反應(yīng)工程學(xué)研究組（05T7組）劉健研究員團(tuán)隊(duì)與法國(guó)國(guó)家科學(xué)院催化與固體化學(xué)研究所（UCCS, CNRS）Andrei Y. Khodakov研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合發(fā)表了題為“Carbon-based catalysts for Fischer–Tropsch synthesis”的綜述文章，系統(tǒng)介紹了碳基催化劑在費(fèi)托合成中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。

在費(fèi)托合成領(lǐng)域中，開(kāi)發(fā)具有高效催化性能的新型載體是近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。常用的載體材料如SiO₂, Al₂O₃, TiO₂等與金屬顆粒之間存在強(qiáng)相互作用，這顯著影響其催化活性；而碳基材料的惰性表面可以弱化金屬—載體強(qiáng)相互作用，提高活性金屬的還原性，從而增強(qiáng)催化活性，同時(shí)由于碳基材料在費(fèi)托反應(yīng)下具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，因而受到廣泛關(guān)注。

該綜述總結(jié)了活性炭、碳納米管、碳納米纖維、碳球、金屬有機(jī)框架衍生材料等碳基載體負(fù)載的金屬催化劑在費(fèi)托合成中的應(yīng)用；重點(diǎn)介紹了活性炭負(fù)載鈷催化劑方面的研究工作以及添加助劑對(duì)活性和高碳醇選擇性的調(diào)控，闡述了鈷和碳化鈷的界面是生成高碳醇的活性中心；詳細(xì)介紹了碳納米管負(fù)載鐵催化劑的限域效應(yīng)和碳納米纖維負(fù)載鈷/鐵催化劑的金屬顆粒尺寸效應(yīng)；此外，系統(tǒng)總結(jié)了金屬有機(jī)框架衍生的金屬碳和多孔碳球負(fù)載金屬等一些新型碳基載體催化劑的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)碳基載體在費(fèi)托合成中的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

劉健團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于納米多孔碳材料及催化劑的研發(fā)，并開(kāi)展了其在可持續(xù)能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用（Adv. Mater.，2019）。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的蛋黃—蛋殼型Pd&ZnO@carbon，Co-CoOx@N-C等納米反應(yīng)器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)微環(huán)境，在加氫反應(yīng)中顯示出優(yōu)異的活性、選擇性及穩(wěn)定性（Adv. Funct. Mater.，2018；Adv. Sci.，2019）；通過(guò)將金屬納米顆粒選擇定位在中空炭球的內(nèi)部或表面，可以體現(xiàn)納米反應(yīng)器在液相加氫反應(yīng)中的空間限域效應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed.，2020）；此外，納米多孔碳球還可以作為正極材料在金屬—硫族二次電池中表現(xiàn)出高的放電容量、優(yōu)越的倍率性能和極佳的循環(huán)穩(wěn)定性（Adv. Energy Mater.，2020；Nature Commun.，2020）。

相關(guān)工作發(fā)表在Chemical Society Review上。該工作得到了遼寧省自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項(xiàng)目資助。（文/圖 陳艷平、魏嘉彤)