在“双碳”目标背景下，如何实现煤、天然气等碳资源的高效清洁转化，是能源化工领域的核心科学问题。费托合成可将合成气（CO与H₂）转化为液体燃料或烯烃等高值化学品，在煤炭、天然气和生物质等碳资源制备油品和高值化学品过程中发挥了关键作用，是煤化工和合成气化工的重要支柱。

费托合成过程的“天生短板”也十分突出。例如在反应过程中极易发生水气变换（WGS）和Boudouard反应生成CO₂（选择性达18-35%），不仅产生大量的碳排放，还浪费了宝贵的碳资源。在工业过程中，即使采取循环气工程手段， CO₂选择性仍普遍超过16%；同时，费托催化剂FeC_x活性相原子结构在反应工况下的动态演化机制，始终是制约该领域进一步突破的核心科学难题与国际竞争焦点。

中科院山西煤炭化学研究所与北京大学、宁夏大学等单位联合主导的科研团队，开发出一项操作简便但效果显著的催化调控策略，在合成气中引入百万分之一（ppm）浓度的溴甲烷（CH₃Br），系统追踪了FeC_x催化剂活性相在费托工况条件下的原子级结构重构轨迹，实现了对费托铁基催化剂表面反应路径的精准控制。实验结果显示，ppm级别的溴甲烷就可以将生成CO₂的反应路径关闭，CO₂的生成选择性从传统的30%左右降低至不足1%，几乎实现“零排放”；同时，目标产物——烯烃的选择性显著提高至85%左右，烯烃/烷烃比值更是达到约13。这一策略不仅解决了长期困扰铁基FTS的高CO₂副产率问题，也打破了高烯烃时空产率与低碳排放之间难以兼得的技术壁垒，为绿色合成气转化和低碳化工制造提供了新范式。

宁夏大学化学化工学院（省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室）刘晰教授长期深耕费托合成催化剂的精细结构原子尺度表征，依托宁夏大学“化学工程与技术”教育部“双一流”学科专项经费支持，运用先进电镜表征技术精准解析了催化剂FeC_x活性相在反应前后的原子级结构演化路径，为该成果提供重要的表征支持。

2025年10月30日，该成果以"Trace-level halogen blocks CO₂emission in Fischer-Tropsch synthesis for olefins production"为题发表在《Science》期刊上，宁夏大学刘晰教授为本文共同第一作者，宁夏大学为共同第一单位。该研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

该成果显著提升了宁夏大学在煤化工催化剂结构精确表征领域的国际影响力，为“化学工程与技术”双一流学科建设提供了标志性支撑，有力彰显了宁夏大学服务西部煤化工产业发展和国家能源化工重大战略的科研担当与创新能力。