Fe@C包覆型催化剂的制备及其在费托合成反应中的应用

杨景麟，林俊明，陈文迪，岑 洁，姚 楠

（浙江工业大学 工业催化研究所 化学工程学院 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地，浙江 杭州 310032）

随着原油资源的枯竭和能源需求的增长，通过费托合成将煤、天然气或生物质衍生的合成气原料转化为液体燃料和其他化工产品的过程受到越来越多的关注［1-5］。在相关适用于费托合成的催化剂中，Fe基催化剂具有成本低和对合成气氢碳比适应性广等优点，因而极具工业化应用的潜力［6-7］。

Fe基催化剂主要分为熔铁催化剂、沉淀铁催化剂和负载型催化剂［8-9］。熔铁催化剂的比表面积、孔体积和活性较低，但可适用于高温反应。沉淀铁催化剂虽然具有较高的比表面积、孔体积和活性，但催化剂的机械强度较低，稳定性较差。相比于以上两种催化剂，负载型催化剂可以通过调节载体来提高催化剂的机械强度和分散度，并具有较高的比表面积和较大的孔体积。常规用于制备Fe基催化剂的载体主要是SiO2和Al2O3，但这两种载体与Fe前体物种之间易存在强相互作用，并生成难以还原的硅酸铁或铝酸铁，从而抑制了催化剂的还原与活化，进而影响费托合成反应性能［10-11］。而碳材料不仅具有可调的孔隙结构、较高的比表面积和易修饰的表面化学性质［12-13］，且还可促进Fe基催化剂的还原与活性相的生成［14-15］。因此，碳材料在制备负载型Fe基催化剂领域具有广阔的应用前景［16］。同时，进一步的研究结果表明，与负载在碳材料表面相比，将Fe活性中心包覆在碳材料中形成包覆结构（即Fe@C）可抑制纳米粒子团聚或迁移，并通过限域效应显著影响Fe基催化剂的费托合成反应性能［17-22］。……