CO加氢高温高压制备高级烃类（又称为费托反应）是煤间接液化技术之一，在第二次世界大战期间投入大规模工业应用，是替代石油，实施煤碳洁净高值利用的重要技术，在工业和学术界引起科研工作者的极大关注。众多费托催化剂中， Ru、Co、Fe基催化剂应用最为。Ni基催化剂因为其C-C偶联效率低下，更趋向于催化生成低值的甲烷，Ni基催化剂又被称为甲烷化催化剂。介于费托反应重要意义，发展新的清洁、绿色的新型能源路线，特别在温和条件下提高Ni基催化剂高选择合成高附加值碳烃，依旧是一个挑战。

相比传统高温高压的热催化转化过程，太阳能光催化技术具有室温常压深度反应，可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特优势，已经成为一种理想的洁净能源生产和污染治理技术而备受瞩目。中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员团队的赵宇飞博士（2016届青促会会员），在前期工作基础上（高活性可见光分解水催化剂 （Chem. Sci. 2014, 5, 951）；光还原CO2层状催化剂（Adv. Mater. 2015, 27, 7824；Adv. Energy Mater. 2015, 1501974）；全分解水纳米Ni3FeN催化剂（Adv. Energy Mater., 2016, 10.1002/aenm. 201502585）），合成了部分NiO层修饰Ni的纳米结构，可以低温常压可见光驱动CO加氢制备高级烃类，C2+选择性高达60%，且催化稳定性优越。在题为“Oxide-Modified Nickel Photocatalyst for the Production of Hydrocarbons in Visible Light”的文章中，研究人员通过简单的煅烧-氢气还原方法，将水滑石载体可控还原为Ni/NiO纳米结构，成功实现了NiO纳米层部分锚定Ni纳米颗粒的调控，表面NiO层和Ni纳米颗粒之间丰富的界面，改变了NiO/Ni纳米结构的电子环境。该独特的结构实现了可见光下CO的活化，进一步促进了催化剂表面的C-C偶联，成功在可见光下驱动CO加氢制备高碳烃，且催化剂具有非常好的循环稳定性。通过理论计算和实验结合的手段，进一步研究了催化反应机理。催化剂合成方法简单，成本低廉，更重要的是，该催化过程采用低温常压等绿色低能耗工艺，提供了利用非贵金属太阳能驱动合成燃料化学品的可能性。

该团队发展的低温常压可见光驱动CO加氢制备高级烃类的催化剂策略，拓展了人们对于费托反应局限于Fe、Co基催化剂的认识，对热催化反应工艺是一个补充，具有广阔的理论示范和应用前景。

相关研究结果发表在国际化学领域顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 4215）上，并被选为当期“热点（hot paper）”向读者重点推荐。该研究结果随后被英国皇家化学会Chemistry World以“New photocatalyst shows promise for fuel production”为题进行了亮点报道，编辑特邀的著名光催化专家、西班牙瓦伦西亚理工大学Hermenegildo Garcia教授对该催化材料的成功研制给予了高度肯定。

相关研究工作得到了科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、青年基金、中组部青年拔尖人才支持计划、中国科学院前沿科学重大突破项目的大力支持。

Ni基光催化费托反应