煤制油等碳基资源转化对铁基催化剂活性相精准调控提出迫切需求，反应条件下多碳化铁相竞争生长、结构动态演变机制不明、碳链形成机理不清等关键难题亟待解决。

依托中心“东方”超级计算系统大规模原子级模拟与理论计算能力，中国科学院山西煤炭化学研究所科研团队系统揭示了铁基催化剂活性相动态演变规律与碳链增长微观机制。该研究发展了以碳化学势为核心参量的纳米相变理论，首次阐明纳米尺度下物相选择性形成的物理本质，成功解释χ-Fe₅C₂为费托合成主导活性相问题；同时，采用气固-纳米反应器动态模拟方法，首次在动态过程中直接观测到碳化物机理与CO插入机理并存的多路径反应网络，揭示碳链增长关键步骤并明确高效本征活性中心。

相关成果为铁基催化剂的理性设计和性能优化提供了关键科学支撑，有力推动煤制油等国家能源战略任务及碳中和燃料合成领域的科技布局。该成果受到2024年度“东方之星”青年科学家创新基金资助。

集成纳米尺度热力学信息与相变动力学信息的碳化铁纳米颗粒综合相图

责任编辑：郎杨琴