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長(zhǎng)鏈α-烯烴（linear α-olefins, 簡(jiǎn)稱(chēng)LAO）作為是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的核心原料和重要中間體，全球消費(fèi)量逐年遞增，具有廣闊的市場(chǎng)，需求巨大。受制于傳統(tǒng)的乙烯齊聚合成技術(shù)，我國(guó)的長(zhǎng)鏈α-烯烴需要依賴(lài)大量進(jìn)口，嚴(yán)重限制了我國(guó)高端化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

面對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略的迫切需求，自2015年伊始，低碳院煤間接液化技術(shù)研究中心青年科學(xué)家、團(tuán)隊(duì)技術(shù)帶頭人王鵬博士挺身而出，開(kāi)始對(duì)合成氣轉(zhuǎn)化直接制線性α-烯烴這一難題發(fā)起挑戰(zhàn)。課題研發(fā)的第一道難關(guān)是技術(shù)路線的選擇，鈷基催化劑活性卓越，但價(jià)格不菲；鐵基催化劑價(jià)格低廉，但普遍存在CO₂選擇性高、碳利用效率低、液體產(chǎn)品中C₆⁺ α-烯烴組分少等問(wèn)題，技術(shù)路線如何選擇成為一大難題。

王鵬在查看碳化鐵催化劑制備樣品

王鵬并沒(méi)有急于下結(jié)論，而是首先對(duì)鐵基催化劑催化活性產(chǎn)生的本質(zhì)——活性相與活性位問(wèn)題進(jìn)行了深入思考，他在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合多種先進(jìn)原位表征技術(shù)，對(duì)鐵基催化劑的活性相和活性位問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鐵基催化劑CO₂選擇性高、碳利用效率低等問(wèn)題的本質(zhì)并非源自鐵基催化劑自身的缺陷，而是催化劑還原碳化過(guò)程中生成了其他物相導(dǎo)致了副反應(yīng)的發(fā)生?；诖它c(diǎn)發(fā)現(xiàn)，王鵬提出了以純相碳化鐵為催化劑活性相的原創(chuàng)思路，這樣既能夠利用鐵基催化劑價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，又巧妙避開(kāi)了副反應(yīng)的困擾。

理清思路后，王鵬還要面對(duì)的一大難題是課題研發(fā)初期人員嚴(yán)重不足，課題一度只能通過(guò)向其他研究中心借調(diào)人員以保證研究工作不斷向前推進(jìn)。面對(duì)困難，王鵬主動(dòng)將科研任務(wù)一肩挑，一人身兼多職，從最初的實(shí)驗(yàn)構(gòu)想到樣品制備再到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與驗(yàn)證都親力親為。深夜的燈光下，常常是他忙碌而堅(jiān)定的身影，這樣的工作狀態(tài)對(duì)他而言，早已成為了習(xí)以為常的科研日常。

王鵬和團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室查看運(yùn)行數(shù)據(jù)

除了團(tuán)隊(duì)成員少的難題，課題組還面臨關(guān)鍵儀器設(shè)備缺乏的挑戰(zhàn)。純相碳化鐵催化劑高度活潑，無(wú)法在空氣中穩(wěn)定存在，因此對(duì)其進(jìn)行表征研究需要使用各種高級(jí)原位表征儀器。但課題初期階段，低碳院缺少原位穆斯堡爾譜、環(huán)境電鏡等必需的原位儀器，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。面對(duì)這一困難，王鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)積極“走出去”，主動(dòng)與國(guó)內(nèi)外知名高校和科研單位建立深度聯(lián)系和合作，先后與北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京科技大學(xué)、荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)建立了合作關(guān)系。在課題的攻堅(jiān)階段，王鵬經(jīng)常在各地來(lái)回奔波，期望以最快速度獲得真實(shí)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。功夫不負(fù)有心人，最終，團(tuán)隊(duì)與北京科技大學(xué)合作使用環(huán)境電鏡在世界上首次原位捕捉到“純相χ-碳化鐵”的生成全過(guò)程。

王鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)艱苦工作，發(fā)現(xiàn)以純相碳化鐵替代傳統(tǒng)鐵催化劑活性位時(shí)，催化劑展示出“近零CO₂選擇性”的特性以及95%以上的超高碳效率，打破了學(xué)術(shù)界對(duì)鐵催化劑固有的低碳效率的認(rèn)知。2018年該成果以《基于“純相ε-碳化鐵”的超低CO₂選擇性費(fèi)托合成》為題發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》子刊（Science Advances）上，課題的研究自此開(kāi)始步入快車(chē)道。

2022年，由低碳院牽頭，聯(lián)合國(guó)家能源集團(tuán)包頭煤化工、寧夏煤業(yè)，北京大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程所等10家研發(fā)單位，成功申請(qǐng)了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“低CO₂選擇性合成氣直接轉(zhuǎn)化制長(zhǎng)鏈α-烯烴成套技術(shù)”。該研發(fā)項(xiàng)目以低碳院原創(chuàng)“純相碳化鐵催化劑體系”為核心，采用高效漿態(tài)床反應(yīng)器，與長(zhǎng)鏈α-烯烴的高效分離與產(chǎn)物綜合利用技術(shù)相結(jié)合，形成合成氣直接制長(zhǎng)鏈α-烯烴成套技術(shù)。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“低CO₂選擇性合成氣直接轉(zhuǎn)化制長(zhǎng)鏈α-烯烴成套技術(shù)”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)

“十四五”重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃的成功申報(bào)，標(biāo)志著王鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“純相碳化鐵催化劑體系”開(kāi)始走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用和工業(yè)化開(kāi)發(fā)階段。項(xiàng)目完成后，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)煤化工高附加值特種化學(xué)品技術(shù)的缺口，助力我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)向高端化、多元化、低碳化發(fā)展，同時(shí)也將為推動(dòng)下游高端聚烯烴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

在“純相碳化鐵催化體系”研究過(guò)程中，王鵬與團(tuán)隊(duì)非常注重國(guó)際化合作，積極推動(dòng)構(gòu)建低碳技術(shù)研究全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。團(tuán)隊(duì)與荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)（TU/e）聯(lián)合建立了“NICE-TU/e 碳一催化合作實(shí)驗(yàn)室”，定期開(kāi)展學(xué)術(shù)交流與合作研究。雙方合作在《ACS催化期刊 》（ACS Catalysis）、《催化學(xué)報(bào)》（Journal of Catalysis）等多個(gè)國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了具有國(guó)際影響力的論文，并受邀在美國(guó)化學(xué)會(huì)年會(huì)、世界天然氣轉(zhuǎn)化大會(huì)、荷蘭國(guó)家催化會(huì)議等影響力較大的國(guó)際會(huì)議上進(jìn)行報(bào)告交流，極大提升了國(guó)際學(xué)術(shù)影響力。

自2015年至2024年，近十載光陰如白駒過(guò)隙，王鵬和團(tuán)隊(duì)成員心懷“國(guó)之大者”，堅(jiān)定服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略，牢牢扛起科技創(chuàng)新的重任，勇于開(kāi)拓、不懈奮斗，在名利之外默默耕耘，從零的起點(diǎn)鑄就輝煌，成功研發(fā)首創(chuàng)了革命性的“FTLAO”技術(shù)。這一技術(shù)不僅徹底突破了我國(guó)在合成氣直接轉(zhuǎn)化制備線性α-烯烴技術(shù)上的瓶頸，更引領(lǐng)著我國(guó)在該領(lǐng)域技術(shù)水平位列全球領(lǐng)先地位。

低碳院定向合成催化團(tuán)隊(duì)開(kāi)展催化劑研發(fā)

截至目前，基于“純相碳化鐵催化劑體系”，團(tuán)隊(duì)共申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利101件，其中國(guó)際專(zhuān)利34項(xiàng)，出版英文專(zhuān)著2部，發(fā)表SCI收錄文章30余篇，取得了累累碩果，鼓舞人心。

展望未來(lái)，王鵬及其團(tuán)隊(duì)將始終懷揣低碳初心，牢記創(chuàng)新使命，大力弘揚(yáng)新時(shí)代科學(xué)家精神，持續(xù)深耕合成氣轉(zhuǎn)化直接制線性α-烯烴技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用之路。他們將以更加堅(jiān)定的步伐，早日將這一科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，為我國(guó)能源化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)貢獻(xiàn)重要力量！