记者从中国科学院获悉，该研究由中国科学院大连化学物理研究所潘秀莲研究员、包信和院士研究团队与中国科学技术大学研究团队合作完成，相关成果19日在国际学术期刊《科学》在线发表。

技术背景：

能源在人类社会的发展中起着至关重要的作用.无论是我们日常生活中的手机、电器、汽车，还是工业生产中的飞机发动机和火箭推进器，都离不开能源。在的供应我国，化石能源的主体依然是煤炭，占比近 70%，石油大约占 20%，而天然气的份额仅为 1%～2%。现状是，国内对能源的需求量大于供应量，尤其是对液体能源（如烯烃）的需求。

烯烃在多个领域发挥着重要作用，包括作为燃料、化工原料、化肥原料以及化学品的中间体等。因此，开发出制烯烃的新技术，对于我国的经济和社会发展具有巨大价值。

费托合成：

通常，我们会把煤炭、石油，甚至生物质等碳氢化合物与氧化剂（比如氧气、水蒸气）进行部分氧化和水煤气变换等化学反应，这样就生成了合成气。

这种特殊的气体，在化工领域中有着广泛的应用，是合成液体燃料过程中的重要原料，这些重要过程就包含费托合成。

费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）是一种独特的化学过程，其主要目的是将合成气转化为液态燃料和其他有价值的化学品。

催化剂的选择：

合成过程中最重要的就是催化剂的选择，经过近 90 年的发展，在合成气制低碳烯烃的体系中，低碳烯烃产物的选择性一直难以突破理论极限（58%），且该催化体系存在严重的跷跷板效应。

因此，如何突破极限，打破“跷跷板”效应，一直是该领域科学家们长期关注的问题。

初代 OXZEO 催化剂：

中科院大连化物所的包信和院士及潘秀莲研究员团队，把催化剂中的活性组分从传统的金属或金属碳化物变为金属氧化物和分子筛的复合催化剂——OXZEO。

在 OXZEO 体系中，一氧化碳分子被吸附到金属氧化物的表面，然后 C-O 键被“剪断”，在表面形成氧原子和碳原子；气相中的氢气与表面碳原子发生反应，形成烃类中间体，之后这个中间体进入能“筛分子”的分子筛的孔道中，开始进行碳原子的链式增长。

这一突破性的研究成果使得当一氧化碳转化率达到 17% 时，低碳烯烃的选择性能够高达 80%，成功突破了 58% 的理论极限。

该研究成果于 2016 年发表在《科学》杂志上，而到了 2020 年，该团队在工厂完成了年产低碳烯烃 1000 吨的工业性试验，证实了该过程在科学原理和实际工艺上的可行性，进一步推动了低碳烯烃产物制备技术的发展，为绿色能源和化学品生产提供了更为可靠和高效的技术手段。（已得到验证）

二代OXZEO 催化剂:

第一代 OXZEO 催化剂打破了数百年低碳烯烃 58% 的理论极限，但是反应物一氧化碳的转化率仅为 17%。

为了解决这个问题，他们对第一代 OXZEO 催化剂进行了优化。他们在原分子筛的基础上，制备了基于金属锗的微孔分子筛。

在优化后的反应条件下，这种新的催化剂在保持低碳烯烃选择性大于 80%（最高为 83%）的同时，单程一氧化碳的转化率达到了惊人的 85%，实现了低碳烯烃收率（收率指的是实际产量与理论产量的比值）达到 48% 的国际最优水平，比第一代 OXZEO 催化剂提高了一倍以上。

这一重大突破于本月 19 日在线发表在了《科学》杂志上。

这个突破性的成就彻底颠覆了 90 多年来煤化工业坚守的费托路线，成功解决了传统催化反应中难以同时提高活性与选择性的“跷跷板”难题。这个反应过程不仅将大幅降低煤化工的水耗和能耗，而且被业界赞誉为煤转化领域的“里程碑式的重大突破”。

此次催化剂最大的突破就是使用了稀有金属锗作为催化剂，未来的想象力是巨大的。

云南锗业，国内最大的锗矿及材料级锗产品供应商。

华为产业链＋半导体核心上游材料：

云南锗业，掌握国内半导体上游材料的命脉：

2020年12月10日，华为旗下的哈勃科技投资有限公司战略投资云南锗业控股子公司云南鑫耀半导体材料有限公司（以下简称“鑫耀半导体”），持股23.91%。海思光工厂总经理高戟亲自坐阵，全力指导二代半导体材料：由金属锗材料深加工而成的砷化镓、磷化铟晶片的投产。

事实上，云南锗业自2010年即开始与中国科学院半导体研究所共同开展相关科研技术攻关。经过12年的努力，完成了锗、砷化镓、磷化铟晶片的核心关键技术，多条半导体新材料产业化生产线全方位打破国外技术封锁，实现国产化替代。

2019年8月，其试生产的6英寸砷化镓单晶片、4英寸磷化铟单晶片通过了华为海思现场核查验证。在华为扩建武汉海思光工厂后，云南锗业也迅速扩充磷化铟晶片产线。

截至目前，云南锗业拥有砷化镓晶片产能为80万片/年（2—4英寸），磷化铟晶片产能为15万片/年（2—4英寸），在6英寸磷化铟晶片产业化方面取得突破进展，产线将实现6英寸磷化铟晶片的大规模生产。

据悉，云南锗业磷化铟材料即将通过华为海思验证。待武汉光工厂投产后，磷化铟产能中最大份额将保供华为武汉光工厂，为华为光子芯片生产保驾护航。

云南锗业的磷化铟、砷化镓半导体材料是目前A股市场唯一，是光模块、光子芯片国产替代产业链的唯一实现突破的上游环节。目前已给国内外90余家大型半导体企业供货。