10月16日，《自然》（Nature）期刊发表了题为《基于纯相χ-Fe5C2催化剂的高碳效率合成气直接制线性α-烯烃技术》的新型催化技术研究成果，国家能源集团低碳院煤间接液化技术研究中心青年科学家王鹏博士为第一作者，并与煤间接液化技术研究中心主任门卓武教授、荷兰埃因霍芬理工大学Emiel Hensen教授为共同通讯作者。
该项成果由低碳院与荷兰埃因霍芬理工大学等机构的研究人员合作开发。通过原创“纯相χ-碳化铁”催化剂，实现煤炭、天然气或生物质转化得到的合成气（氢气与一氧化碳的混合气）直接转化为高端化学品线性α-烯烃，可大幅提高碳效率、降低二氧化碳生成，填补了国际技术空白，为一步法制备高端线性α-烯烃提供了新途径。研究成果提出“纯相碳化铁催化剂体系”新理论，并将新技术命名为“FTLAO”技术。 该项技术的成功研发，对突破技术瓶颈、自主掌握我国高端化学品产业链技术具有重要战略和现实意义，将引领我国线性α-烯烃产业链的高端化跃升。
线性α-烯烃是合成高级聚烯烃、润滑油、高级洗涤剂等高端化学品的关键核心原料，用途广泛、市场需求缺口大，2023年全球消费量超过600万吨。目前世界上线性α-烯烃主要采用乙烯齐聚技术制取，但该技术生产成本高，仅能生产偶数碳线性α-烯烃，存在国际技术壁垒。我国线性α-烯烃进口依存度高，价格居高不下，严重制约了我国以线性α-烯烃为关键原料的高端化工产业发展与更新迭代，因此开发自主知识产权的全新线性α-烯烃合成技术途径对我国高端化工产业具有关键意义。
新技术首先通过煤炭在高温下与氧气和水蒸气的反应，得到合成气作为原料，再以水煤气变换反应调整合成气的成分，随后在催化剂的作用下发生“FTLAO”（费托合成直接制线性α-烯烃）反应，得到混合线性α-烯烃，再经过分离即可得到纯化的单碳线性α-烯烃。成果技术的二氧化碳生成量比现有技术降低80%，碳效率提升50%以上，在相同反应温度下的α-烯烃产率为现有技术的100倍以上。新技术在250-290℃的温和条件即可实现，为线性α-烯烃的大规模工业连续生产铺平了道路，初步测算实现商业化后，其线性α-烯烃生产成本仅8千元/吨，可为一个年产烯烃100万吨的煤化工厂每年创造效益近40亿元人民币。
本项目研究人员通过深入研究铁催化剂活性相本质，提出了有别于传统氧化铁催化剂的全新思路，原创了高碳效率、低二氧化碳、高活性的原创“纯相碳化铁催化剂体系”，在世界上首次实现“纯相χ-碳化铁”合成，并与北京科技大学合作以环境电镜在世界上首次原位捕捉到“纯相χ-碳化铁”的生成全过程。“纯相碳化铁催化剂”从活性相本质上提高了催化活性与碳效率，提供了新的全碳数线性α-烯烃合成技术路线，为未来C1化学领域的研究与发展开启了新的大门。
本成果依托低碳院牵头承担的“十四五”国家重点研发计划“低二氧化碳选择性合成气直接转化制长链α-烯烃成套技术”项目，并计划于2026年底完成万吨级工业示范。该项技术成果分别入选工信部、国务院国资委2023年度重点产品、工艺“一条龙”应用示范方向，以及中国科协2023年“科创中国”先导技术榜单，为参评项目中唯一的催化领域技术。