我所發表碳基催化劑用于費托合成的綜述文章

　　近日，我所催化基礎國家重點實驗室微納米反應器與反應工程學研究組（05T7組）劉健研究員團隊與法國國家科學院催化與固體化學研究所（UCCS, CNRS）Andrei Y. Khodakov研究員團隊聯合發表了題為“Carbon-based catalysts for Fischer–Tropsch synthesis”的綜述文章，系統介紹了碳基催化劑在費托合成中的研究現狀與應用前景。

　　在費托合成領域中，開發具有高效催化性能的新型載體是近些年來研究的熱點與重點。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；而碳基材料的惰性表面可以弱化金屬—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，同時由于碳基材料在費托反應下具有優異的化學和熱穩定性，因而受到廣泛關注。　　該綜述總結了活性炭、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；詳細介紹了碳納米管負載鐵催化劑的限域效應和碳納米纖維負載鈷/鐵催化劑的金屬顆粒尺寸效應；此外，系統總結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用特點，對碳基載體在費托合成中的應用和未來發展方向進行了展望。

　　劉健團隊長期致力于納米多孔碳材料及催化劑的研發，并開展了其在可持續能源存儲與轉化方面的應用（Adv. Mater.，2019）。該團隊構建的蛋黃—蛋殼型Pd&ZnO@carbon，Co-CoOx@N-C等納米反應器由于其獨特的結構和反應微環境，在加氫反應中顯示出優異的活性、選擇性及穩定性（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部或表面，可以體現納米反應器在液相加氫反應中的空間限域效應（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出高的放電容量、優越的倍率性能和極佳的循環穩定性（Adv. Energy Mater.，2020；Nature Commun.，2020）。

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