二氧化碳“變”汽油！中國科學家取得重大突破

《光明日報》5月4日報道，從中國科學院獲悉，中科院大連化學物理研究所孫劍、葛慶杰研究員團隊發(fā)現(xiàn)了CO2高效轉(zhuǎn)化新過程，并設(shè)計了一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑，首次實現(xiàn)了二氧化碳（CO2）直接加氫制取高辛烷值汽油，相關(guān)過程和催化材料已申報多項發(fā)明專利。

該研究成果2日發(fā)表于英國學術(shù)刊物《自然通訊》雜志上，被譽為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進展”。

二氧化碳加氫“變”汽油

《自然通訊》是全球排名第三的多學科類期刊，僅次于《自然》和《科學》。該刊2010年創(chuàng)刊時為混合型期刊，出版開放獲取及訂閱形式的論文，每月收到的投稿約1500篇。該刊發(fā)表的所有科學研究都代表著某一領(lǐng)域具有重要意義的研究進展，這涵蓋生物學、物理、化學和地球科學等學科。

難題：CO2的活化與選擇性轉(zhuǎn)化

在自然界中，植物從空氣中吸收CO2，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為有機物和氧氣，該過程緩慢，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(chǎn)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(yīng)，還可減輕對傳統(tǒng)化石能源的依賴。

資料圖

科學家解釋，用CO2作為原料生產(chǎn)汽油是一種潛在的替代化石燃料的清潔能源策略，但CO2的活化與選擇性轉(zhuǎn)化是個難題。

孫劍說：“相比于更活潑的‘孿生兄弟’一氧化碳，二氧化碳分子非常穩(wěn)定，難以活化，與經(jīng)典的費托合成路線相比，CO2與氫分子的催化反應(yīng)更易生成甲烷、甲醇、甲酸等小分子化合物，而很難生成長鏈的液態(tài)烴燃料。”

技術(shù)優(yōu)勢

據(jù)科學網(wǎng)5月3日報道，為了解決這一問題，研究團隊設(shè)計了一種高效穩(wěn)定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑。

孫劍介紹，這種催化劑有三個優(yōu)勢：

一是，在接近工業(yè)生產(chǎn)的條件下，該催化劑實現(xiàn)了甲烷和一氧化碳的低選擇性，烴類產(chǎn)物中汽油餾分烴（C5-C11）的選擇性達到78%，有利于大規(guī)模生產(chǎn)；

二是，這種方法生產(chǎn)的汽油排放能滿足環(huán)保要求，汽油餾分主要為高辛烷值的異構(gòu)烷烴和芳烴，基本滿足國V標準對苯、芳烴和烯烴的組成要求；

三是，該催化劑還具有較好的穩(wěn)定性，可連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)1000小時以上，顯示出潛在的應(yīng)用前景。

此外，對CO2直接轉(zhuǎn)化制取汽油的反應(yīng)途徑研究表明，對多活性位結(jié)構(gòu)及其親密性效應(yīng)（proximity effect）的精準調(diào)控是實現(xiàn)CO2加氫制汽油的關(guān)鍵。

該技術(shù)不僅為CO2加氫制液體燃料的研究拓展了新思路，還為間歇性可再生能源（風能、太陽能、水能等）的利用提供了新途徑。