催化反应通常受到强烈吸附在催化剂表面的分子的影响非常严重，因此促进产物的脱附并且阻止产物重新吸附，能够改善催化剂表面形成自由的位点从而能够持续的进行底物的催化转化。一种能够实现这种作用的方法是构建纳米通道，让产物分子快速脱离。

近日，浙江大学肖丰收、王亮、中科院武汉物理与数学研究所郑安民等报道合成了b轴尺寸较小（90-110 nm）的MFI分子筛，同时通过精确可控的微孔能够输送烯烃分子，从而促进F-T合成烯烃的反应性能。通过将Na-FeC_x与分子筛促进剂之间进行物理混合，在260 ℃进行催化反应，实现了82.5 %的CO转化率，同时烯烃选择性达到72.0 %。相比而言，Na-FeC_x单独作为催化剂在相同的催化反应条件表现非常弱的催化活性。研究结果展示了通过精确设计的分子筛作为促进剂，能够通过促进催化剂表面产物快速脱离，显著改善F-T催化合成烯烃的催化活性。

有鉴于此，格罗宁根大学Jingxiu Xie对此项研究的重要性进行总结评述和展望。

本文要点：

（1）

相关背景。工业处理过程将合成气转化为低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯）的过程通常通过甲醇的间接过程，制备甲醇的反应在热力学上并没有优势，通常表现较低的单程转化率，甲醇制烃的反应没有相同的问题，但是催化剂由于积碳现象导致快速失活。因此，将两个反应过程结合形成在固定床上进行的一个反应能够克服合成甲醇面临的热力学困难，而且催化剂的寿命得以延长。但是这种催化反应由于两个反应之间的条件并不兼容导致整体的转化率仍比较低。

相比而言，通过F-T制备烯烃的反应能够直接和方便的改善催化反应性能，但是因为FTO反应的表面聚合遵循ASF分布，导致这种催化反应表现较宽的产物分布（其中低级烯烃的最大选择性为60 %，其中甲烷的选择性为30 %）。为了降低甲烷的选择性，调节ASF分布是个非常重要的要求。

（2）

新发展。作者报道发展了通过分子筛纳米片改善Na-FeC_x催化剂的催化活性和选择性。在260 ℃，20 bar和H₂/CO=1的条件，在70 %的CO转化率，产物中C₂-C₁₀的烯烃选择性达到70 %。与单独使用FeC_x相比，在这种反应过程中烯烃的产率提高30倍。

（3）

催化机理。其中，分子筛对催化活性的改善起到比较重要的作用，分子筛纳米片的b轴尺寸为90-110 nm，分子筛的孔（4.7 Å×4.46 Å×4.46 Å）能够作为纳米通道促进产物从FeC­­_x表面脱附，并且防止其重新吸附；此外，这种尺寸较小的b轴还能够改善烯烃分子的扩散，因此进一步放大分子筛部分对催化反应起到的改善。这种催化剂与目前的F-T合成催化剂结构存在区别，在流行的高活性F-T催化剂中，在分子筛的酸位点上进行聚合齐聚（oligomerization）、异构（isomerization）、芳构化（aromatization）。由于多孔硅酸盐分子筛并不存在催化活性，因此在FeC_x表面生成的α-烯烃完好的脱离，因此，异构化/α-烯烃的比例低于0.2，α-烯烃占据了60 %的选择性。作者通过理论计算和相关实验，验证了乙烯从FeC­_x表面脱离，分子筛纳米片能够非常有效的降低乙烯在催化剂表面的停留时间。

作者通过XPS元素移动表征研究，发现催化反应后FeC_x的Na离子转移到分子筛纳米片，这种转移需要在临近的分子筛和FeC_x上进行（<0.15 mm）。

参考文献

Xie, J. Zeolite facilitates selective olefins production. Nat. Nanotechnol. 17, 678–679 (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01164-7

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01164-7

Wang, C., Fang, W., Liu, Z. et al. Fischer–Tropsch synthesis to olefins boosted by MFI zeolite nanosheets. Nat. Nanotechnol. 17, 714–720 (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01154-9

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01154-9