《自然-化学》二氧化碳直接制液体燃料研究获重大突破

2025年07月31日 阅读量:316

元素百科介绍了二氧化碳直接液体燃料研究的重大突破。中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室和上海高等研究院-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了重大进展,创造性地采用氧化锆/分子筛(In2O3/HZSM-5)双功能催化剂实现了二氧化碳加氢的一步转化,清洁汽油的选择性高达近80%,是世界上最高的。

“人工碳循环”的概念

该结果的概念可以追溯到诺贝尔化学奖得主Olah提出的“人工碳循环”——直接将CO2转化为液体燃料,使整个碳循环更有效。

二氧化碳是最重要的温室气体,世界各地的主要经济体都面临着严重的减排压力,中国也不例外。与此同时,二氧化碳也是自然界中大量的“碳源”化合物。如果我们能利用科技手段“把废物变成宝藏”,它不仅可以缓解碳排放带来的环境问题,而且将成为一种非常理想的能源补充形式。

目前,国际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上。中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室的团队对此并不满意。”对高碳碳烃化合物直接合成二氧化碳的研究较少,但更有价值。”实验室副主任钟良枢说。

大突破二氧化碳转化领域

他们从催化剂系统中发现了突破。鉴于现有催化剂效率低、稳定性差的缺点,孙玉罕、钟良枢、高鹏团队成功设计了金属氧化物/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。

钟良枢向记者介绍了双功能催化剂一步步转化为液体燃料的关键步骤,“我们首先使用氧化锆激活二氧化碳并进行选择性加氢,然后通过中间体传输到分子筛笼,并发生偶联反应获得汽油烃成分。”。

同时,R&D团队完成了工业尺寸颗粒催化剂的制备和放大,并获得了高机械强度。在工业条件下,催化剂系统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重大突破,为二氧化碳转化为化学品和燃料提供了重要平台。

多年来,中国科学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研究工作,取得了一系列研究成果。2016年,该实验室在《自然》杂志上发表了合成气直接制烯烃的研究成果,并入选2016年上海十大科技事件。

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