通过费-托（FT）路线将合成气转化为芳烃，为获得增值化学品提供了一条很有前途的途径。然而，要实现可控的芳烃选择性和良好的稳定性仍然是一个巨大的挑战。

近日，江南大学刘小浩教授报道了将钠介导的双金属Fe−Ni催化剂与HZSM-5进行简单的颗粒混合，用于促进合成气稳定和选择性地生产芳烃。与α-Fe₂O₃-0.75Na相比，FeNiO_x(5:1)-0.41Na具有较高的催化活性，明显提高了对轻α−烯烃（C₂⁼-C₄⁼）的选择性。

文章要点

1）各种表征结果显示，添加适量的Ni和Na，可显著调节碳化铁的形成，抑制碳沉积。有趣的是，尽管Na显示出抑制氢化的能力，但额外的Na会显著提高对C₁^o−C₄^o的选择性。表征和密度泛函理论（DFT）计算结果显示，Na的加入削弱了Fe−Ni相互作用，减少了电子从Fe到Ni的转移，从而促进了C₁^o−C₄^o的生成。密度泛函理论（DFT）计算证实，吸附在Ni−Fe界面的CH₂物种更倾向于偶联生成C₂H₄，生成的C₂H₄自发地从表面解吸出来，同时进一步的链状生长受到了抑制。这可能是由于Ni−Fe界面上积累的电子由于电子排斥而削弱了CH₂和C₂H₄物种的结合强度。

2）研究人员揭示了FT产物分布对芳烃生成的影响。FeMnO_x(5:1)-0.40Na由于氧空位辅助CO解离在C₅₊中生成较长的富烯烃类，由于长烃的异构化加氢裂化导致了结焦的增加，从而导致高度支化的单环芳烃和更快的HZSM-5失活。相反，FeMnO_x(5:1)-0.41Na-HZSM-5生成的主要轻芳烃约占总芳烃的65.7%，其中甲苯、乙苯和二甲苯占总芳烃的98.6%，这得益于FeMnO_x(5:1)-0.41Na使C₅₊中较短的烃类或镍金属具有很强的H₂解离能力，使氢原子溢出到HZSM-5上。因此，HZSM-5也表现出更好的稳定性。值得注意的是，高Na含量的混合催化剂由于抑制了H-转移反应，导致气相中Na⁺的大量迁移，从而增加了轻质α-烯烃的含量。

本研究为开发稳定、选择性好的铁基催化剂生产FT产品并进一步转化为高附加值的轻芳烃提供了新的思路。

参考文献

Ting Wang, et al, Sodium-Mediated Bimetallic Fe−Ni Catalyst Boosts Stable and Selective Production of Light Aromatics over HZSM‑5 Zeolite, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c00169

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.1c00169