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中国学者在二氧化碳(CO2)利用领域取得重大进展 获国际关注
信息发布日期: 2017-06-14

 

基于双功能催化二氧化碳直接制液体燃料图示

二氧化碳(CO2)是最主要的温室气体,中国作为排放大国正面临严峻的减排压力。这给国内能源结构、产业结构调整带来巨大转型压力,相关技术创新和突破是实现碳排放峰值承诺的重要途径。

中国科学院上海高等研究院13日披露,中科院低碳转化科学与工程重点实验室暨上海高研院-上海科技大学低碳能源联合实验室在二氧化碳(CO2)利用领域取得重大进展,创造性地采用氧化铟/分子筛(In2O3/HZSM-5)双功能催化剂,实现了CO2加氢一步转化高选择性得到液体燃料。

该研究成果刊登在最新的《自然-化学》(NatureChemistry)杂志上在线发表,并已申报中国发明专利和国际PCT专利。中科院上海微系统所参与了部分工作。此项研究工作得到了自然科学基金委、科学技术部、上海市科委和中国科学院的大力支持。

据介绍,此次在《自然-化学》杂志上发表成果是该实验室继去年在《自然》杂志上发表合成气直接制烯烃的研究成果后,再次在国际顶级杂志上发表的在低碳转化与利用方面的重要突破,

CO2也是一种自然界大量存在的“碳源”化合物,若能借助替代能源(太阳能、风能、核能等)电解水制得的氢气,从而将CO2转化为有用的化学品或燃料,将同时帮助解决大气中CO2浓度增加导致的环境问题、化石燃料的过度依赖以及可再生能源的存储问题。

据了解,目前,CO2资源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等简单小分子化合物的合成。然而,由于CO2分子的化学惰性,很难将其转化为含有两个碳原子及以上的化合物。

多年来,中科院低碳转化科学与工程重点实验室在CO2高效活化转化领域做了大量的研究工作,并取得了系列研究成果。迄今为止,将CO2直接合成高碳烃类化合物的研究较少,主要是缺乏有效的催化剂体系。现有的CO2合成高碳烃类化合物的研究主要围绕改性的铁基费托催化剂,但效率不高且稳定性不好。

据介绍,此番,孙予罕、钟良枢和高鹏团队成功地设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂,在CO2高选择性转化为高碳烃方面取得突破。双功能催化剂是利用氧化铟表面的高度缺陷结构来活化CO2并进行选择性加氢,在实现CO2高效转化为含氧中间体的同时可有效抑制副产物的生成,中间体传递至分子筛笼中,发生偶联反应得到汽油烃类组分。研究还发现,双活性位的精准控制对汽油烃类组分的生成起着至关重要的作用。

此外,研发团队已完成了催化剂制备放大,并得到高机械强度的工业尺寸颗粒催化剂,在工业条件下,该催化剂体系具备了示范应用的条件。该工作得到了审稿人的高度评价,被认为是CO2转化领域的一大突破,为CO2转化为化学品及燃料提供了重要的平台。

中科院上海高研院方面当日表示,这些成果的陆续产出,表明中科院上海高等研究院与上海科技大学等在深度开展科教融合、着力推进张江综合性国家科学中心建设取得阶段性成果。

 

来源:新浪网

 

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