上海绿色制造展关注到，在化工行业迈向深度脱碳的关键时期，一项源自基础研究领域的革命性调控技术，正为传统高排放工艺的绿色转型带来颠覆性可能。展会了解到，中国科学院与北京大学的研究团队通过一项被称为“分子开关”的痕量卤素调控策略，成功将铁基费托合成工艺中的二氧化碳副产物含量从约30% 降至1% 以下，同时将高附加值烯烃产率提升至85% 以上。这项以百万分之一浓度气体实现“近零碳”转化的技术，标志着通过分子尺度的精准干预来重塑核心工业反应路径，已成为驱动化工产业绿色化升级的前沿趋势。

一、技术突破：以“分子开关”精准调控百年化学反应

费托合成是将合成气（一氧化碳与氢气）转化为液体燃料和高值化学品（如烯烃）的百年核心工艺，其中超过三分之二的工业装置使用成本较低的铁基催化剂。然而，该工艺存在一个百年难题：反应过程中极易触发水气变换副反应，导致高达30% 的碳原子转化为无价值的二氧化碳，造成严重的碳排放和碳资源浪费。研究团队的突破在于，无需更换催化剂或改造生产线，仅在反应气体中注入百万分之一浓度的卤素化合物（如溴甲烷）。这一微量组分如同“动态调控者”，能在催化剂表面精准地“堵住”生成二氧化碳的反应路径，同时引导更多的碳原子高效聚合生成烯烃，将碳资源利用率提升至前所未有的水平。

二、核心优势：“轻插拔式”改造与碳原子经济性革命

该技术策略之所以备受关注，源于其带来的三大范式转变：

极致的碳原子经济性：通过“关闭”主要的副反应通道，将碳原子几乎全部导向目标产物烯烃（产率85% 以上），实现了从“牺牲性排放”到“近乎全利用”的根本性转变，为化工过程大幅减碳提供了分子层面的解决方案。

“轻插拔式”的改造路径：与许多需要推倒重建的颠覆性技术不同，该策略具有极高的工程便利性。它无需更换现有工业催化剂，也无需对反应装置进行大规模改造，只需在进气端增加微量卤素的精准注入单元，即可对现有产能进行“原位”升级，极大降低了技术应用的门槛和成本。

与绿氢耦合的深度脱碳潜力：该技术的核心是优化碳的利用路径。若与来自可再生能源的 “绿氢” 相结合，可从源头（氢气生产）和过程（碳高效转化）两个维度，为整个煤化工或合成气化工产业链实现近零碳排放提供完整的技术蓝图。

三、产业展望：从实验室迈向工业化的关键挑战与未来方向

尽管前景广阔，但这项前沿技术要真正实现工业化应用，仍需跨越一系列工程与材料科学的挑战，这也指明了该领域未来的研发重点：

精密控制与稳定性：实现百万分之一（ppm）级别卤素气体的长期、稳定、安全投料，对生产过程的自动化控制水平提出了极高要求。同时，铁基催化剂在卤素环境下的长期耐卤稳定性（数千小时运行）需要系统验证。

技术普适性与系统集成：策略需要针对不同来源、不同杂质组成的合成气原料进行普适性优化。未来的研发方向包括：开发更安全可控的固体卤源或可回收助剂体系；利用人工智能与高通量计算，筛选更多可替代卤素的“轻掺杂”调控分子，以实现对复杂反应网络的更智能、更精确的操控。

上海绿色制造展认为，这项研究的意义远超一项具体的工艺改进。它代表了绿色制造的一个高阶形态：即通过基础科学的原始创新，对传统工业的核心反应进行“重写算法”，从而在分子层面实现能源与资源利用效率的跃迁。这为钢铁、水泥等高碳排行业的工艺革新提供了全新的思路借鉴。展会持续关注并致力于连接此类处于产业化前夜的变革性、平台型绿色技术，它们不仅是实现“双碳”目标的硬核科技支撑，更是未来产业竞争中获得战略性优势的关键所在。

来源：中国科学院官网（转载自《科技日报》）

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