费托合成是以合成气(氢气和一氧化碳的混合气)为原料，在催化剂和一定反应条件下合成烃类化合物的过程，是煤/天然气转化为液态燃料的重要途径。目前工业上常用的催化剂主要包括：1. 铁基催化剂，如内蒙古伊泰煤基合成油工业示范项目; 2. 钴基催化剂，如荷兰皇家壳牌公司在卡塔尔的Pearl GTL项目。铁基和钴基催化剂具有较强的互补性：铁基催化剂成本低，但低温(220 ℃)活性、选择性较差，而钴基催化剂虽然低温活性、选择性较好，成本却相对较高。因此，通过催化剂的设计将钴基和铁基催化剂合理地组合，构建新型低成本、高性能的铁钴双金属费托合成催化剂就自然成为研究人员的兴趣所在。
目前的铁钴双金属催化剂主要通过铁、钴氧化物经过还原碳化得到，高温处理下不可避免地产生大量合金相或表面铁富集相，导致较低的活性和长链烃(C5+)选择性。为了提高催化剂在低温下的性能，人们需要提高钴的用量，使金属钴暴露在催化剂表面。因此钴/铁的质量比往往高于1/3，低温下单位钴质量的活性提升有限。此外，经过活化的催化剂结构复杂，包含金属、碳化物、氧化物等多种物相，阻碍了对铁钴协同机理的研究。
北京大学的侯仰龙团队和马丁团队在前期Fe5C2工作的基础上，利用二次生长的方式构建了Fe5C2/Co催化剂，在钴/铁质量比仅为1/12的条件下(钴的载量仅为0.6wt %)，催化剂在220 ℃下活性提高了四倍，与同样金属载量(7wt%)的传统浸渍钴催化剂活性相似。该催化剂是在Fe5C2纳米颗粒(30-40 nm)的表面通过二次生长的方式生长钴纳米颗粒(8 nm)。由于钴纳米颗粒能够在低温下催化CO解离和氢化产生CHx，而Fe5C2纳米颗粒能够在低温下催化链增长，进而及时消耗钴表面产生的CHx物种。因此，在两者的协同作用下，催化剂的活性提高了四倍，长链烃(C5+)的选择性也从37%提高到46%。后续的CO和合成气脉冲实验也证实了上述机理。
这一成果近期发表在ACS Catalysis 上，文章的第一作者是杨策博士和赵博博士。
该论文作者为：Ce Yang, Bo Zhao, Rui Gao, Siyu Yao, Peng Zhai, Siwei Li, Jing Yu, Yanglong Hou and Ding Ma
