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二氧化碳直接制液体燃料研究获重大突破

二氧化碳直接制液体燃料研究获重大突破

资料图:基于双功能催化二氧化碳直接制液体燃料

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,,实现了二氧化碳加氢一步转化,得到清洁汽油的选择性高达近80%,是目前国际上这一领域最高的。6月12日,相关研究在线发表于《自然-化学》(Nature Chemistry)。

该成果的概念可以追溯到著名诺贝尔化学奖获得者Olah提出的“人工碳循环”——借助替代能源将CO2直接转化为液体燃料可使得整个碳循环更加有效。

二氧化碳是最主要的温室气体,全球各大经济体共同正面临严峻的减排压力,中国也不例外。同时,二氧化碳也是一种自然界大量存在的“碳源”化合物,若能借助科技手段“化废为宝”,不仅能缓解碳排放带来的环境问题,还将成为非常理想的能源补充形式。

目前国际上的研究主要集中在将二氧化碳转化为甲醇、甲烷和一氧化碳等简单小分子化合物的合成。中科院低碳转化科学与工程重点实验室的团队却不满足于此,“将二氧化碳直接合成高碳烃类化合物的研究较少,却更有价值。”该实验室副主任钟良枢说。

他们从催化剂体系中找到了突破口。针对现有催化剂效率不高而且稳定性不好的弊端,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,在二氧化碳高选择性(近80%)转化为高碳烃方面取得突破。

“我们先利用氧化铟来活化二氧化碳并进行选择性加氢,再通过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。”钟良枢向记者介绍了双功能催化剂一步转化成液体燃料的关键步骤。

同时,研发团队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,被认为是二氧化碳转化领域的一大突破,为二氧化碳转化为化学品及燃料提供了重要的平台。

多年来,中科院低碳转化科学与工程重点实验室在二氧化碳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。2016年,该实验室在《自然》杂志上发表合成气直接制烯烃的研究成果,并入选了上海市2016年十大科技事件。

“科教融合的大团队通过协同创新,有助于原创性成果的产出”,中科院上海高等研究院院长助理魏伟表示。

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责任编辑:akading

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