新闻网讯（通讯员动机轩）近日，国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了武汉大学动力与机械学院定明月团队在合成气催化转化制烯烃领域的最新研究成果。论文题目为“Constructing water-resistant phase-pure alloy carbide for boosting syngas to olefins”。动力与机械学院2026届硕士毕业生李凌、2025届博士毕业生梁亨、博士研究生彭宇晗为共同第一作者，教授定明月、徐艳飞、顾向奎为共同通讯作者，武汉大学动力与机械学院为第一署名及通讯单位。
烯烃是重要的化工基础原料，广泛应用于塑料、合成纤维、橡胶等高分子材料的生产。传统上，烯烃的生产高度依赖石油路线，但随着石油资源的日益枯竭，开发非石油基烯烃合成路径已成为能源化工领域的焦点。合成气（CO和H2）可来源于生物质、天然气和煤炭等非石油资源，因此合成气直接制烯烃被认为是一条极具前景的替代路线，受到了学术界与工业界的广泛关注。
费托合成（Fischer–Tropsch synthesis）是合成气转化的经典路线之一，铁基催化剂具有价格低廉、反应条件广、烃类分布易调控的优点，是常用的工业费托合成催化剂。然而，合成气转化反应中生成的水分子一方面会把费托合成的活性相碳化铁氧化为Fe3O4、降低催化效率，另一方面容易引发水煤气变换副反应而产生大量CO2，导致合成气转化的碳利用效率不高、烯烃的单程收率往往在37%以下。
（a）合成气转化过程中费托合成主反应与水煤气变换副反应同步发生；（b）CO转化率和CO2选择性的关系图；（c）不同催化剂上烯烃单程收率的对比；（d）Fe[Co]Na催化剂的反应稳定性
针对这一难题，定明月团队提出了一种通过构筑相纯合金碳化物来调控水分子吸附与反应行为的新策略。研究团队创新性地将钴引入Fe5C2晶格中，成功构筑了新型(Fe[Co])5C2相纯合金碳化物。通过系统的实验表征与理论计算，团队发现钴的引入改变了水分子在金属碳化物表面的吸附构型，使得水分子从倾向于解离反应转变为更倾向于直接脱附。这一关键性的改变赋予了催化剂优异的抗水蒸气氧化能力和较低的水煤气变换反应活性。实验结果表明，该Fe[Co]Na催化剂在280°C的反应温度下即实现了99%的CO转化率，同时CO2选择性可以被抑制到28%，烃类产物收率超过70%。并且，烃类产物中高价值烯烃占比较高，烯烃的单程收率达到了47%。该工作不仅为温和条件下合成气高效制烯烃开辟了新路径，也为其它含水反应的调控提供了新思路。
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、小米青年学者项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-76576-3
