ISSN 1008-5548

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氮化铁的可控制备及在费托合成中的研究进展
Controlled preparation of iron nitride and its research progress in  Fischer-Tropsch synthesis

魏宇学1 ，王文敬1 ，王驰骏2 ，任明扬1 ，张 野1 ，何 东3 ，李明峻3 ，刘久逸1 ，张成华1 ，孙 松1

1. 安徽大学 化学化工学院，安徽 合肥 230601；2. 中国神华煤制油化工有限公司，北京 100011；

3. 芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司，安徽 芜湖 241003


引用格式：

魏宇学，王文敬，王驰骏，等. 氮化铁的可控制备及在费托合成中的研究进展［J］. 中国粉体技术，2025，31（1）：1-11.

WEI Yuxue， WANG Wenjing， WANG Chijun， et al. Controlled preparation of iron nitride and its research progress in Fischer-Tropsch synthesis［J］. China Powder Science and Technology，2025，31（1）：1-11.

DOI：10.13732/j.issn.1008-5548.2025.01.013

收稿日期：2024-07-25，修回日期：2024-09-19，上线日期：2024-10-13。

基金项目：国家自然科学基金项目，编号：21902001，22179001，22102001；安徽省高校杰出青年科研项目，编号：2022AH020007；安徽省高校协同创新项目，编号： GXXT-2023-009；安徽省高等学校自然科学基金项目，编号：2023AH050114

第一作者简介：魏宇学（1991—），女，副教授，博士，硕士生导师，研究方向为多相催化。E-mail：weiyuxue@ahu. edu. cn。

通信作者简介：孙松（1982—），男，教授，博士，博士生导师，安徽省百人计划（青年）获得者，研究方向为多相催化和化工新材料。Email：suns@ustc. edu. cn。



摘要：【目的】加速费托合成（Fischer-Tropsch process，FTS）催化剂的设计与开发，实现碳达峰碳中和目标，归纳总结氮化铁在FTS领域的研究进展。【研究现状】氮化铁的制备方法主要包括铁氧化物还原氮化法、铁盐氮化法和金属有机骨架材料氮化法等，氮化铁具有丰富的相结构、独特的易碳化结构特性和物理化学吸附特性，目前的研究集中于氮化铁相结构的调控，关于氮化铁形貌的可控制备研究较少；氮化铁在FTS反应中表现出优异的转化率和特定产物选择性，包括高碳醇（C2+OH）、低碳烯烃（C

2 =−C4 =）和高碳烃（C5+）等；氮化铁较宽的Fe—Fe原子间距有利于渗碳反应的发生，丰富的相结构有助于实现活性相组成、结构的调控。【结论与展望】氮化铁有望实现调控FTS反应活性和特定产物选择性的目的；借助原位表征手段和理论计算，进一步解析氮化铁催化剂的活性相结构，明确各相态的作用，在此基础上研究氮化铁的催化作用机制，对提高目标产物选择性具有重要意义。

关键词：氮化铁；可控制备；相结构；费托合成


Abstract

Significance Iron nitride holds great potential for further enhancing the performance of Fischer-Tropsch （FT） synthesis reactions due to its rich phase structure， unique carbonaceous characteristics， and favorable physicochemical adsorption properties.This paper reviews the research progress of iron nitride in FT synthesis. It facilitates the design and development of FT catalysts，contributing to the achievement of ‘carbon peaking’ and ‘carbon neutrality’.

Progress Common types of iron nitride include Fe2N， Fe3N， and Fe4N. The main preparation methods of iron nitride are iron oxide reduction nitriding， iron salt nitriding， and nitriding of metal-organic framework materials. The phase transformation of iron nitride is related to μN and temperature. As a catalyst for FTh synthesis， iron nitride primarily produces high-carbon hydrocarbons， low-carbon olefins， and high-carbon alcohols. The selectivity for low-carbon olefins in iron nitride catalysts can be improved by adding carriers and additives. Under FTh reaction conditions， the nitrogen atoms in iron nitride can exchange with carbon atoms， forming iron carbide. Studies have shown that iron carbide remains the active phase in FTh synthesis. Despite these advancements， achieving high activity in iron nitride catalysts and high selectivity of target products remains an important challenge that needs to be addressed.

Conclusions and Prospects This paper systematically reviews the preparation of iron nitride and summarizes the current research on iron nitride catalysts for CO hydrogenation to produce high-carbon alcohols， low-carbon olefins， and high-carbon hydrocarbons. However， most existing studies on iron nitride focus on catalytic performance， and there has been no systematic research on the active phase structure of iron nitride catalysts， the phase transformationprocess of iron nitride during FTh reactions， or the relationship between iron nitride， iron carbide， and their chemical environment. Additionally， due to the similarity in crystal structure parameters between iron nitride and iron carbide， and the dynamic evolution of the active phase structure under high-temperature and high-pressure reaction conditions， there is an urgent need to employ in-situ characterization techniques to reveal the phase evolution of iron nitride under reaction conditions and identify the active phase.

Keywords：iron nitride； controlled preparation； phase structure； Fischer−Tropsch synthesis


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