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長鏈α-烯烴（linear α-olefins, 簡稱LAO）作為是現(xiàn)代化學工業(yè)的核心原料和重要中間體，全球消費量逐年遞增，具有廣闊的市場，需求巨大。受制于傳統(tǒng)的乙烯齊聚合成技術(shù)，我國的長鏈α-烯烴需要依賴大量進口，嚴重限制了我國高端化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

面對國家戰(zhàn)略的迫切需求，自2015年伊始，低碳院煤間接液化技術(shù)研究中心青年科學家、團隊技術(shù)帶頭人王鵬博士挺身而出，開始對合成氣轉(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，但價格不菲；鐵基催化劑價格低廉，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

王鵬并沒有急于下結(jié)論，而是首先對鐵基催化劑催化活性產(chǎn)生的本質(zhì)——活性相與活性位問題進行了深入思考，他在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上結(jié)合多種先進原位表征技術(shù)，對鐵基催化劑的活性相和活性位問題進行了實驗，發(fā)現(xiàn)鐵基催化劑CO₂選擇性高、碳利用效率低等問題的本質(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程中生成了其他物相導致了副反應(yīng)的發(fā)生。基于此點發(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格低廉的優(yōu)點，又巧妙避開了副反應(yīng)的困擾。

理清思路后，王鵬還要面對的一大難題是課題研發(fā)初期人員嚴重不足，課題一度只能通過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。面對困難，王鵬主動將科研任務(wù)一肩挑，一人身兼多職，從最初的實驗構(gòu)想到樣品制備再到實驗數(shù)據(jù)的分析與驗證都親力親為。深夜的燈光下，常常是他忙碌而堅定的身影，這樣的工作狀態(tài)對他而言，早已成為了習以為常的科研日常。

王鵬和團隊成員在實驗室查看運行數(shù)據(jù)

除了團隊成員少的難題，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，無法在空氣中穩(wěn)定存在，因此對其進行表征研究需要使用各種高級原位表征儀器。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，導致很多實驗無法進行。面對這一困難，王鵬帶領(lǐng)團隊積極“走出去”，主動與國內(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、上海交通大學、北京科技大學、荷蘭埃因霍芬理工大學建立了合作關(guān)系。在課題的攻堅階段，王鵬經(jīng)常在各地來回奔波，期望以最快速度獲得真實準確的實驗結(jié)果。功夫不負有心人，最終，團隊與北京科技大學合作使用環(huán)境電鏡在世界上首次原位捕捉到“純相χ-碳化鐵”的生成全過程。

王鵬帶領(lǐng)團隊經(jīng)過艱苦工作，發(fā)現(xiàn)以純相碳化鐵替代傳統(tǒng)鐵催化劑活性位時，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，打破了學術(shù)界對鐵催化劑固有的低碳效率的認知。2018年該成果以《基于“純相ε-碳化鐵”的超低CO₂選擇性費托合成》為題發(fā)表在國際著名學術(shù)期刊《科學》子刊（Science Advances）上，課題的研究自此開始步入快車道。

2022年，由低碳院牽頭，聯(lián)合國家能源集團包頭煤化工、寧夏煤業(yè)，北京大學，中國科學院過程所等10家研發(fā)單位，成功申請了“十四五”國家重點研發(fā)計劃“低CO₂選擇性合成氣直接轉(zhuǎn)化制長鏈α-烯烴成套技術(shù)”。該研發(fā)項目以低碳院原創(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鏈α-烯烴成套技術(shù)。

國家重點研發(fā)計劃“低CO₂選擇性合成氣直接轉(zhuǎn)化制長鏈α-烯烴成套技術(shù)”項目啟動會

“十四五”重大專項計劃的成功申報，標志著王鵬帶領(lǐng)團隊研發(fā)的“純相碳化鐵催化劑體系”開始走出實驗室，進入實際應(yīng)用和工業(yè)化開發(fā)階段。項目完成后，將填補國內(nèi)煤化工高附加值特種化學品技術(shù)的缺口，助力我國煤化工產(chǎn)業(yè)向高端化、多元化、低碳化發(fā)展，同時也將為推動下游高端聚烯烴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

在“純相碳化鐵催化體系”研究過程中，王鵬與團隊非常注重國際化合作，積極推動構(gòu)建低碳技術(shù)研究全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。團隊與荷蘭埃因霍芬理工大學（TU/e）聯(lián)合建立了“NICE-TU/e 碳一催化合作實驗室”，定期開展學術(shù)交流與合作研究。雙方合作在《ACS催化期刊 》（ACS Catalysis）、《催化學報》（Journal of Catalysis）等多個國際著名學術(shù)期刊發(fā)表了具有國際影響力的論文，并受邀在美國化學會年會、世界天然氣轉(zhuǎn)化大會、荷蘭國家催化會議等影響力較大的國際會議上進行報告交流，極大提升了國際學術(shù)影響力。

自2015年至2024年，近十載光陰如白駒過隙，王鵬和團隊成員心懷“國之大者”，堅定服務(wù)國家重大戰(zhàn)略，牢牢扛起科技創(chuàng)新的重任，勇于開拓、不懈奮斗，在名利之外默默耕耘，從零的起點鑄就輝煌，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隊開展催化劑研發(fā)

截至目前，基于“純相碳化鐵催化劑體系”，團隊共申請發(fā)明專利101件，其中國際專利34項，出版英文專著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，王鵬及其團隊將始終懷揣低碳初心，牢記創(chuàng)新使命，大力弘揚新時代科學家精神，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。他們將以更加堅定的步伐，早日將這一科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，為我國能源化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級貢獻重要力量！