图 普通催化剂（左）和混合了疏水助剂的催化剂（右）上费托反应的示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：U21B20101、21932006、22032005、22102143、22125304）等资助下，浙江大学肖丰收、王亮课题组与中国科学院精密测量科学与技术创新研究院郑安民课题组等合作，通过调控催化剂表面亲疏水性质，促进产物的脱附和抑制其吸附，实现费托合成反应效率的大幅提升。相关研究成果以“疏水聚二乙烯基苯助力钴基费托合成制烯烃（Physical mixing of a catalyst and a hydrophobic polymer promotes CO hydrogenation through dehydration）”为题，于2022年7月22日发表在《科学》（Science）杂志上，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo0356。

　　由费托合成反应获得烯烃产品（Fischer-Tropsch synthesis to olefins, FTO）是煤制烯烃的重要手段之一，但是当前反应过程依然存在反应温度高、效率不足等问题。发展低温、高效的催化剂对于煤炭的清洁利用获得大宗化学品具有重要意义。

　　该团队在研究中发现，FTO过程中关键反应物种的扩散对该反应具有重要影响，在CO加氢过程中生成一定量的水会吸附在催化剂表面而抑制反应后续的吸附与转化，该问题在较低温度反应过程中更为明显。如何进一步提高催化剂的低温反应活性的同时又保持优异的烯烃选择性，成为了迫切需要解决的问题。为此，该团队采取一种控制催化剂表面微观环境中水物种的吸-脱附平衡的策略，通过将一种超疏水材料聚二乙烯基苯（PDVB）与经典钴基催化剂物理混合，在催化剂表面构筑特定的微观环境，从而促进产物的脱附和抑制其吸附，实现了催化性能的大幅提升。同时，反应产物水就会迅速脱附和扩散。虽然整个反应体系内的气氛组成没有变化，但是活性位点所处的微观环境会变得相对“干燥”，为催化剂持续高效发挥作用提供了有利条件。结果显示，在250°C反应温度下，CO的单程转化率可达到63.5%，同时保持71.4%的碳氢化合物为低碳（C₂-C₄=）烯烃产物（图）。

　　这种催化剂表面改性使转化效率翻倍，并且对产物的选择性也进行了优化，实现了低温条件下的高效率转化。同时，不需要改造现有工业反应路线，就能够高效、低成本的应用于生产实践，具有重要的应用前景。