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            二氧化碳可變身汽油?中國科學家給出肯定答案

            2017-06-23

            來源: 經濟日報


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            二氧化碳轉換示意圖。

            空氣中常見的二氧化碳,可以直接制成汽油、柴油、液化石油氣嗎?中國科學家們給出了肯定的答案。

            近日,中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室暨上海高研院—上海科技大學低碳能源聯合實驗室在二氧化碳(CO2)利用領域取得重大進展,創造性地采用氧化銦/分子篩雙功能催化劑,實現了CO2一步轉化高選擇性得到液體燃料(汽油等高碳烴類化合物)。該研究成果于近日在《自然-化學》雜志上在線發表,并已申報中國發明專利和國際PCT專利。

            為什么要把CO2變成汽油?

            由于能源需求的日益增長,化石燃料的消耗與CO2排放總量快速上升,而替代能源(太陽能、風能等)大規模使用卻受限于其固有的間歇性、波動性與隨機性。汽油和航空煤油等烴類化合物是重要的液體運輸燃料,在世界范圍內應用廣泛、具有很高的經濟價值。諾貝爾化學獎獲得者奧拉教授提出了“人工碳循環”的概念,如果借助替代能源將CO2直接轉化為液體燃料,可使得整個碳循環有效。

            因此,科學家們借助可再生能源電解水制得的氫氣,將CO2轉化為有用的化學品或燃料,可一舉三得——幫助解決大氣中CO2濃度增加導致的環境問題、化石燃料的過度依賴以及可再生能源的存儲問題。

            目前,CO2資源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷等簡單碳一(C1)分子化合物的合成,由于CO2分子的化學惰性以及C–C鍵形成的動力學障礙,將其轉化為含有兩個碳原子及以上的產物,仍然是一個巨大挑戰。

            長期以來,由于缺乏有效的催化劑體系,將CO2直接合成高碳烴類化合物的研究較少。現有的CO2合成高碳烴類化合物的研究主要圍繞改性的鐵基費托催化劑,副產物甲烷通常大于6%。中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室將C=O鍵活化與C–C鍵偶聯功能有效耦合在一起,成功設計出了In2O3/HZSM-5雙功能催化劑,在CO2高選擇性轉化為高碳烴方面取得突破。烴類產物中,汽油烴類組分(C5至C11)的選擇性高達近80%,而CH4小于1%。此外,研發團隊已完成了催化劑制備放大并得到高機械強度的工業尺寸顆粒催化劑,在工業條件下該催化劑體系具備了示范應用的條件。

            除了汽油烴類組分,通過調控該催化劑體系的分子篩孔徑,還可以高選擇性地將CO2直接轉化為液化石油氣乃至柴油。

            該工作得到了《自然-化學》審稿人的高度評價,被認為是CO2轉化領域的一大突破,為CO2轉化為化學品及燃料提供了重要的平臺。



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