合成气转化是有效利用各种含碳资源（包括煤炭，天然气，生物质，有机废物甚至CO₂）的关键平台。合成气转化的最经典方法之一是费托合成（FTS），该方法已经可以商业应用。然而，将产品分布从石蜡调整为烯烃和高级醇等增值化学品仍然是一个巨大的挑战。突破Anderson-Schulz-Flory (ASF)分布的选择性限制一直是合成气化学研究的热点之一。

有鉴于此，中国科学院上海高等研究院孙予罕研究员和钟良枢研究员等人，总结了用于费托合成烯烃(FTO)的Co₂C纳米柱的开发进展，其效率和稳定性都很高。

本文要点

1）金属Co⁰是众所周知的助催化FTS的活性相，产物主要由链烷烃和少量化学物质（即烯烃或醇）组成。具体来说，碳化钴(Co₂C)相通常被认为是一种不良化合物，它会导致低活性和高甲烷选择性的失活。尽管碳化铁(FexC)可以生产出选择性高达60%的烯烃，但甲烷含量仍然很高，而且所需的高反应温度(300-350°C)通常会导致积炭和快速失活。最近发现，具有优先暴露的（020）和（101）面的Co₂C纳米柱能够在温和的反应条件下，以高选择性从合成气转化中有效生产烯烃。甲烷含量限制在5％之内，并且产品分布与ASF统计规律大相径庭。Co₂C纳米柱的催化性能与报道的传统FT工艺完全不同，显示出了广阔的工业应用潜力。

2）通过结合DFT计算，动力学测量以及各种光谱学和显微镜研究，广泛探索了观察到的独特催化行为的潜在机理。还强调以下问题：Co₂C的粒径效应，碱和Mn促进剂的促进作用以及金属-载体相互作用（SMI）在制备负载型Co₂C纳米柱中的作用。特别是，简要回顾了不同Co₂C纳米结构的合成方法。此外，Co₂C还可以用作通过合成气转化的高级醇合成（HAS）的非离解吸附中心。还讨论了用于HAS的Co⁰/Co₂C界面催化剂的构建，并演示了如何调整反应网络并增强CO非离解吸附能力，以高效生产高级醇。

总之，该工作所述的Co₂C纳米催化剂的发展为通过FTS工艺生产化学品提供了指导。

参考文献：

Tiejun Lin et al. Cobalt Carbide Nanocatalysts for Efficient Syngas Conversion to Value-Added Chemicals with High Selectivity. Acc. Chem. Res., 2021.

DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00883

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00883