近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室微納米反應(yīng)器與反應(yīng)工程學(xué)研究組研究員劉健團隊與法國國家科學(xué)院催化與固體化學(xué)研究所（UCCS, CNRS）研究員Andrei Y. Khodakov團隊合作，發(fā)表題為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托合成中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。

在費托合成領(lǐng)域，開發(fā)出具有高效催化性能的新型載體是近年來的研究熱點和重點。常用的載體材料（如SiO2、Al2O3、TiO2等）與金屬顆粒之間存在強相互作用，這顯著影響其催化活性。然而，碳基材料的惰性表面可弱化金屬-載體強相互作用，提高活性金屬的還原性，從而增強催化活性；由于碳基材料在費托反應(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、金屬有機框架衍生材料等碳基載體負載的金屬催化劑在費托合成中的應(yīng)用；重點介紹了活性炭負載鈷催化劑方面的研究工作以及添加助劑對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；介紹了碳納米管負載鐵催化劑的限域效應(yīng)和碳納米纖維負載鈷/鐵催化劑的金屬顆粒尺寸效應(yīng)；此外，還系統(tǒng)總結(jié)了金屬有機框架衍生的金屬碳和多孔碳球負載金屬等一些新型碳基載體催化劑的應(yīng)用特點，對碳基載體在費托合成中的應(yīng)用和未來發(fā)展方向進行了展望。

劉健團隊長期致力于研發(fā)納米多孔碳材料及催化劑，并開展了其在可持續(xù)能源存儲與轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用（Adv. Mater.，2019）。該團隊構(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）；通過將金屬納米顆粒選擇定位在中空炭球的內(nèi)部或表面，可體現(xiàn)出納米反應(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)越的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（Adv. Energy Mater.，2020；Nature Commun.，2020）。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical Society Review上。研究工作得到遼寧省自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計劃”、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等的支持。

大連化物所發(fā)表碳基催化劑用于費托合成的綜述文章