Design of Na-Fe/C catalysts and Their Performance in CO Hydrogenation to Olefins

ZHANG Xuejian; WANG Wenqing; ZHAO Shuanghong; ZHANG Shuai; GAO Xinhua; ZHAO Tiansheng; ZHANG Jianli

doi:10.20176/j.cnki.nxdz.20260905

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Design of Na-Fe/C catalysts and Their Performance in CO Hydrogenation to Olefins

更新时间：2026-10-16

- Design of Na-Fe/C catalysts and Their Performance in CO Hydrogenation to Olefins
- Journal of Ningxia University (Natural Science Edition in Chinese and English) Vol. 47, Issue 5, Pages: 441-450(2026)
- 作者机构：
  
  1.宁夏大学化学化工学院，宁夏银川 750021
  2.宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室，宁夏银川 750021
  3.宁夏计量质量检验检测研究院国家煤化工产业计量测试中心，宁夏银川 750021
  4.宁夏师范大学化学化工学院，宁夏固原 756099
  5.宁夏师范大学宁夏绿色催化材料与技术重点实验室，宁夏固原 756099
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20176/j.cnki.nxdz.20260905
  CLC：
- Received：02 April 2026，
  
  Published：15 September 2026
- 稿件说明：
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张雪建，王文青，赵双宏，等.Na-Fe/C催化剂的设计及其CO加氢制烯烃性能［J］.宁夏大学学报（自然科学版中英文），2026，47（5）：441-450.

Zhang Xuejian，Wang Wenqing，Zhao Shuanghong，et al.Design of Na-Fe/C catalysts and catalytic performance in CO hydrogenation to olefins［J］.Journal of Ningxia University （Natural Science Edition in Chinese and English），2026，47（5）：441-450.
张雪建，王文青，赵双宏，等.Na-Fe/C催化剂的设计及其CO加氢制烯烃性能［J］.宁夏大学学报（自然科学版中英文），2026，47（5）：441-450. DOI： 10.20176/j.cnki.nxdz.20260905.

Zhang Xuejian，Wang Wenqing，Zhao Shuanghong，et al.Design of Na-Fe/C catalysts and catalytic performance in CO hydrogenation to olefins［J］.Journal of Ningxia University （Natural Science Edition in Chinese and English），2026，47（5）：441-450. DOI： 10.20176/j.cnki.nxdz.20260905.

摘要

费托合成是通过非均相催化反应，将合成气转化为清洁液体燃料及高附加值化学品的工艺过程。在费托合成中，合理设计Fe基催化剂的结构，可实现合成气向高价值烯烃定向转化。以蔗糖溶液为碳源，制备碳载体；通过热解反应调控碳载体的织构与表面性质；制备C负载Fe基催化剂，并使用Na助剂对催化剂表面进行修饰；探究催化剂表面性质对费托合成性能的影响规律。结果表明，600 ℃为最佳热解反应温度，该温度下制备的C-600载体具备丰富含氧基团、高比表面积与适宜孔结构；载体的引入显著促进了金属分散；含氧基团有利于烯烃选择性与碳链增长能力提升；Na助剂加入后电子转移效应使Fe位点电子云密度增加，增强了催化剂对CO的吸附与解离能力，促进了催化反应产物碳链增长，抑制了加氢副反应；当Na的修饰质量分数为2%时，催化剂的催化性能最好，催化反应的CO转化率为86.76%，C

选择性达41.92%，烯烃与烷烃物质的量比（O/P值）为5.68，线性

-烯烃占总

烃的选择性达66.31%，产物分布得到有效优化。研究结果可为高效Fe基催化剂的设计提供参考。

Abstract

Fischer‐Tropsch synthesis （FTS） is a process that converts synthesis gas into clean liquid fuels and high-value chemicals through heterogeneous catalytic reactions. In it， rational design of the structure of Fe-based catalysts can achieve the directional conversion of synthesis gas to high-value olefins. A carbon support was prepared using a sucrose solution as the carbon source； the texture and surface properties of the carbon support were adjusted through pyrolysis reactions； C-loaded Fe-based catalysts were prepared， and Na promoter was used to modify the catalyst surface； the influence of the catalyst surface properties on FTS performance was investigated. The results indicate that 600 ℃ is the optimal pyrolysis reaction temperature， and the C-600 support prepared at this temperature possesses abundant oxygen-containing groups， high specific surface area， and suitable pore structure. The introduction of the support significantly promotes metal dispersion； the oxygen-containing groups are conducive to improving olefin selectivity and carbon chain growth ability； the addition of Na increases the electron cloud density of the Fe sites due to the electron transfer effect， thereby enhancing the catalyst’s ability to adsorb and dissociate CO， promoting the carbon chain growth of catalytic reaction products， and inhibiting hydrogenation side reactions； when the mass fraction of Na modification is 2%， the catalytic performance is optimal， with a CO conversion of 86.76%， a C

-C

selectivity of 41.92%， an olefin to paraffin molar ratio （O/P） of 5.68， and a linear α-olefin selectivity of 66.31% of the total hydrocarbons， effectively optimizing the product distribution. The research results can provide insights into the design of high efficiency Fe-based catalysts.

关键词

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