航空运输业预计到2050年将消费约5亿吨可持续航空燃料（SAF），以实现净零CO₂排放。而2025年，全球SAF产量估计仅为200万吨。费托（FT）路线作为美国材料与试验协会认证的SAF生产四大路径之一，具有原料灵活性高、工业基础成熟且可规模化、以及能够生产完全即用式烃类燃料等优势。大量研究聚焦于选择性费托合成，以实现高效生产航煤馏分（C_8–16）烃类目标。然而，由于催化活性与选择性之间通常存在的权衡关系，同时实现高CO转化率和高航煤选择性仍然极具挑战性，使得FT路线制SAF至今未有长期运行的工业案例。

针对这一重大挑战，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）绿色碳科学团队提出了分子筛温和改性新策略并创制了多级结构贝塔负载的钴锰催化剂，该方法能够同时调控贝塔分子筛的孔结构和酸性质，显著提高了金属分散度，改善了传质速率，优化了金属-酸位点的协同作用，还促进了反应条件下独特的“Co⁰−单原子Mn^δ+”双位点构型的形成。在优化的反应条件下，所创制的催化剂实现了82.8%的一氧化碳单程转化率和67.5%的航煤选择性，从而获得了国际最好水平的航煤时空收率，这突破了费托合成领域长期存在的“高转化率和高选择性难以兼顾”的瓶颈。

图 1 耦合催化剂费托反应产物分布、原位多谱学表征、放大成型样品以及工业尾气循环下催化性能

详细的组分分析进一步表明，随反应温度升高，航煤馏分的异构/正构比显著提高至1.42，使得油品满足航煤冰点要求，表明该催化剂同时具有优异的异构化性能。将H₂/CO摩尔比从1.0调高至3.0后，CO转化率进一步提升至89.5%，而航煤选择性仍保持在60%左右。值得注意的是，在合成气原料中CO₂浓度大范围变化（占总碳的0−50%）的情况下，航煤选择性始终维持在较高水平，CO₂转化率可忽略不计，且在CO₂浓度为5%和15%时，最高选择性超过70%。这凸显了该催化剂对CO₂的惰性和耐受性，使其能够直接使用来自生物质气化或CO₂电解等过程所产生的富CO₂粗合成气，而无需预先进行CO₂脱除。为展示该催化剂的应用潜力，进行公斤级放大制备并成型为圆柱形颗粒。通过尾气再循环，成型催化剂的总CO转化率达到92.4%，液相产物中航煤选择性高达78.9%，航煤时空收率最高可达5.154 g/g_Co/h。

在工业化应用方面，基于团队前期创制的钴基双功能催化剂，与‌上海岚泽能源科技有限公司合作，已经完成了全球首套1000吨/年费托合成航煤馏分油的工业中试，2025年6月通过了中国石油与化学联合会组织的72小时现场连续运行考核，总CO转化率大于92%，碳一副产物（CH₄+CO₂）总选择性小于5%，航煤馏分油选择性约65%，验证了该技术路线的工艺可靠性，相关进展获上海高研院2025年度优秀业绩奖并入选2025年度代表性成果。近期，研究团队将进一步开展该新型催化剂的规模化放大制备与工业单管测试等中试验证工作，最终形成费托合成一步法制SAF全新技术，强力支撑10万吨/年生物质制SAF示范工程的建设与运行。

该研究成果于9月11日以“Efficient conversion of syngas into sustainable aviation fuel”为题在线发表在Nature Communications杂志上（DOI:10.1038/s41467-026-77708-5）。论文的第一作者为上海高研院/中国科学院大学博士生韩健，共同一作为上海高研院李圣刚研究员与沈国飞副研究员，通讯作者为高鹏研究员。原位同步辐射X-射线吸收表征通过与上海高研院上海光源科学中心（以下简称“上海光源”）李炯研究员在BL11B线站开展合作研究完成。原位高压漫反射红外通过与上海光源吉特在BL06B线站开展合作研究完成。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金重大项目、上海市2025年关键技术研发计划“新能源”项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77708-5