煤炭如何变身清洁汽油？俄罗斯托夫国立技术大学团队在《化学科学与工程前沿》发布突破性成果，其研发的Fe/Ru双金属催化剂通过水热沉积法锚定在超交联聚苯乙烯（HPS）上，在费托合成中将CO转化率从25%提升至29.8%，C5-C11汽油组分产率增加20%，为高碳能源绿色转化按下“分子开关”。

传统催化剂“磁铁式失活”？双金属纳米阵列破局
传统Fe基催化剂在高温下易团聚失效，如同磁铁吸附铁屑导致活性骤降。研究团队创新采用超交联聚苯乙烯（HPS）为载体，其内部蜂窝状孔道比表面积达1200㎡/g，相当于30个标准篮球场的吸附能力。通过水热沉积技术（一种高压水环境下精准镀膜工艺），在200℃、6MPa条件下将Fe和Ru金属前驱体逐层锚定，形成5纳米级双金属“纳米岛屿”。实验显示，Ru的加入使Fe3O4颗粒尺寸从45纳米压缩至5纳米，分散度提升9倍，如同为催化剂穿上“防粘隔离服”。

“电子高速公路”效应：活性较单金属提升1.5倍
核心突破在于Ru的“桥梁作用”。X射线光电子能谱（XPS）数据显示，Ru优先吸附在HPS的苯环位点，成为Fe颗粒的“定位锚”，表面Fe浓度从0.36原子%跃升至0.72原子%。这种协同效应使催化剂还原温度降低15℃，CO和H2吸附量分别提升39%和200%。在液态相费托合成中，双金属催化剂将C5-C11烷烃选择性推至98.5%，其中支链异构体占比17.2%，辛烷值较直链烃提升30%。

极限压力测试：50小时反应“零衰减”
研究设置三重严苛验证：连续5次反应循环、模拟工业级2MPa压力、200℃高温环境。结果显示，催化剂CO转化率稳定在29.8%，活性组分流失率低于0.1%，抗积碳性能超越传统钴基催化剂。透射电镜（TEM）观测显示，经历50小时反应后，Fe/Ru颗粒仍保持5-10纳米均匀分布，HPS载体未出现结构坍塌，如同“纳米乐高”历经地震仍屹立不倒。

绿色转化革命：每吨煤减排1.2吨CO₂
相较于气相工艺，液态相反应温度降低40℃，能耗减少25%。以百万吨级煤制油项目测算，新工艺可减少高温高压设备投资30%，废水处理成本下降35%，每吨煤转化减少1.2吨CO₂排放。目前该技术已在西伯利亚某煤化工厂完成中试，产物通过ASTM D975车用燃油认证，计划2026年实现工业化应用。

正如论文所述：“当双金属催化剂学会‘分工协作’，黑色煤炭也能谱写绿色能源新篇章。”这项技术不仅改写高碳资源利用逻辑，更为生物质制氢、二氧化碳加氢制航空燃油提供了全新可能。

来源: 化学工程前沿FCSE