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費托合成是將煤、天然氣或生物質產生的合成氣(CO和H2的混合物)轉化為清潔燃料和高附加值化學品(如烯烴、汽油、柴油)的有效方法。雖然鈷和鐵基催化劑已在工業上用于費托合成，但由于鈷基催化劑具有高催化活性和低水煤氣變換活性，因此被廣泛認為是用于生產液體燃料的GTL(氣轉液)和BTL(生物質轉液)技術的最佳選擇。然而，在其廣泛的工業化過程中，高活性和長鏈烴選擇性仍然是非常具有挑戰性的。近年來，由兩種不同金屬原子相互結合或隨機分離分散的雙原子位催化劑(DASC)引起了人們對多相催化的極大興趣。相鄰的兩個異核原子通常表現出本質上不同的電子性質、配位環境、與載體的相互作用等，更有機會通過電子軌道的相互作用來調整d帶中心，優化不同中間體的吸附能。因此，DASC在提高費托合成的本證活性和長鏈烴選擇性方面具有很大的潛力。
基于DASC的優點和對費托合成研究的不足，溫州大學孟格博士課題組與山西煤化所陳建剛教授、中國科學院大學杜世萱教授以及清華大學李亞棟院士課題組合作合成了Ru1Zr1/Co DASC，該催化劑在200℃下表現出3.8×10-2s-1的高翻轉頻率(TOF)和80.7%的C5+選擇性，這遠高于Co、Zr1/Co和Ru1/Co對應的值。密度泛函理論(DFT)計算表明Ru/Zr原子在Co NPs上的界面可以協同作用促進鏈生長，降低C-O斷裂勢壘。該工作為高性能費托合成和其他工業催化過程的DASC設計提供了新的機會。這一成果近期發表在Journal of the American Chemical Society(DOI:10.1021/jacs.2c09168)。溫州大學化材學院孟格博士為通訊作者之一。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09168
