碳限域铁基费托合成催化剂研究进展

韩小雪，陈妍希，赵俏，陈佳佳，黄守莹，吕静，马新宾

（天津大学化工学院，教育部绿色合成与转化重点实验室，天津300350）

费 托 合 成（Fischer-Tropsch synthesis，FTS）是指以合成气（CO 和H2）为原料，经催化转化生成碳链分布较宽的烷烃、烯烃及含氧化合物等混合物的反应，是煤炭间接利用的关键技术之一。2018年我国石油对外依存度首次超过70%，且近年持续攀升[1]，费托合成工艺既适应我国当前煤资源仍占主体的现状，也能够缓解能源危机带来的压力，符合国家能源多元化发展的战略。另一方面，随着经济飞速发展，CO2排放量日益增多，引起全球变暖等环境问题。CO2捕集与利用技术的开发逐渐受到越来越多国家的关注。CO2加氢制烃类产品通常被认为是改进的费托合成工艺，即先经过逆水煤气变换反应（reverse water-gas shift，RWGS）生成CO，再经费托合成路径获得终端产品。

Fe 基催化剂是目前已经工业应用且研究非常广泛的CO/CO2加氢催化剂[2]。相比Co、Ru 等催化剂，Fe 基催化剂成本低廉。更重要的是，其不易发生二次加氢反应、产物烯烃比例高，并且具有良好的水煤气变换性能、耐毒性高，因此对原料气组成和纯度的要求相对较低，温度操作范围更宽，适用于以煤或生物质气化产生的富碳原料气。

体相催化剂活性高但金属利用率有限，反应过程中晶相的转变，特别是碳化铁的生成往往导致催化剂结构破碎和坍塌，床层阻力降增大。相比而言，负载型催化剂利用载体较大的比表面积、丰富的孔隙结构和可调变的表面性质，可以有效改善活性组分的分散度和电子性质，同时保证催化剂具有较优的力学性能。……