首页 > > 14

我國科學家發現高效轉化新途徑:把二氧化碳變成汽油

2017-05-08
来源:經濟日報

  二氧化碳(CO2),一種主要的溫室氣體,被認為是全球氣候變暖的罪魁禍首。近年來,受碳排放政策影響,各國都在努力實現二氧化碳減排。汽油則是全球用量最大的燃料之一。隨著現代社會的發展,汽油不僅是一個國家的生產生活必需品,也成為了許多普通老百姓的日常用品。

  一個是導致氣候變暖的溫室氣體,一個是人們日益依賴的寶貴能源,二者看似毫無關聯,但在科學家眼中卻變得密不可分。

  近日,中科院大連化物所孫劍、葛慶傑研究員團隊發現了二氧化碳高效轉化新過程,通過設計一種新型多功能複合催化劑,首次實現了CO2直接加氫制取高辛烷值汽油。該研究成果於近日在英國《自然—通訊》雜志上發表,相關過程和催化材料已申報多項發明專利,被同行譽為“CO2催化轉化領域的突破性進展”。

  在自然界中,植物從空氣中吸收CO2,經光合作用轉化為有機物和氧氣,過程緩慢。所以一直以來,化學家們努力想通過化學方式回收利用CO2。如果以CO2作為原料生產汽油,將是一種潛在替代化石燃料的清潔能源策略,不僅可有效降低CO2造成的溫室效應,還可減輕對傳統化石能源的依賴。但CO2的活化與選擇性轉化面臨巨大挑戰。相比於更活潑的孿生兄弟一氧化碳(CO),CO2分子非常穩定,難以活化,與經典的費托合成路線相比,CO2與氫分子的催化反應更易生成甲烷、甲醇、甲酸等小分子化合物,很難生成長鏈的液態烴燃料。

  針對上述問題,該團隊創造性地設計了一種高效穩定的多功能複合催化劑,通過多活性位的協同催化作用,在接近工業生產的條件下,實現烴類產物中汽油餾分烴的選擇性達到78%,遠超文獻報道結果。而且,汽油餾分主要為高辛烷值的異構烷烴和芳烴,基本滿足國V標准對苯、芳烴和烯烴的組成要求。該催化劑還可連續穩定運轉1000小時以上,顯示出潛在的應用前景。

  與傳統催化劑不同,該催化劑包含三種相互兼容、相互補充的活性位(Fe3O4、Fe5C2和酸性位)。CO2分子借助於精心構造的三組分活性位實現了“三步跳”的串聯轉化。CO2首先在Fe3O4活性位上經逆水氣變換反應還原為CO;生成的CO在Fe5C2活性位上作費托合成反應,轉化為α-烯烴;隨後,該烯烴中間物遷移到分子篩上的酸性位上,選擇性生成汽油餾分烴。對三活性位結構和空間排布的精准調控是實現CO2加氫制汽油的關鍵。

  該項新技術不僅為CO2加氫制液體燃料的研究拓展了新思路,也為間歇性可再生能源(風能、太陽能、水能等)的利用開辟了新途徑。這一新過程除了可降低CO2排放之外,還具有顯著的經濟效益。 文/惠 敏

[责任编辑:吴梓泳]
网友评论
相关新闻