作者:孙予罕等 来源:《自然—化学》 发布时间:2017/6/16 14:45:24
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中科院上海高研院低碳转化研究获重大突破

 

有了氧化铟/分子筛双功能催化剂,二氧化碳加上氢气,只需一步,遭人嫌弃的温室气体CO2就能转化为清洁的汽油——这一“变废为宝”的二氧化碳高效利用技术,已在中科院上海高等研究院成为现实。该研究成果6月12日由《自然-化学》在线发表,并已申报中国发明专利和国际PCT专利。

减缓气候变化已成为人类社会共同面临的重大命题,世界各国都在努力探索减少温室气体排放的技术创新。中国政府已承诺,将于2030年左右使CO2排放达到峰值并争取尽早实现减排。

二氧化碳(CO2)是最主要的温室气体,也是自然界大量存在的“碳源”化合物,若能“改邪归正”,借助太阳能、风能、核能等电解水制得的氢气,将CO2转化为有用的化学品或燃料,岂非事半功倍、皆大欢喜?1994年诺贝尔化学奖得主、有机化学家乔治·安德鲁·欧拉(George Andrew Olah)教授提出了“人工碳循环”的概念:若借助替代能源将CO2直接转化为液体燃料,可使得整个碳循环更加有效。然而,由于二氧化碳分子的惰性,很难将其转化为含有两个碳原子及以上的化合物,此前国际上的同类研究,都需要通过多个步骤、利用多个催化剂,才能实现从二氧化碳到汽油的转变。中国科学院上海高研院这项二氧化碳直接制汽油技术,首次以“一步到位”地将欧拉的“人工碳循环”设想变成了现实。

中科院低碳转化科学与工程重点实验室在CO2高效活化转化领域已有多年研究基础,并取得了系列研究成果。近期,孙予罕、钟良枢和高鹏团队创造性地设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂。该双功能催化剂“身兼数职”,可以省却中间环节,帮助二氧化碳直接转化为汽油,而且高附加值有效组分(即汽油)的产出率颇高,副产物(即甲烷)的产出率很低,工业性能显著提高,与传统石油裂解获得汽油有了经济上的可比性,可以真正做到二氧化碳的净减排。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。中科院上海微系统所也参与了部分工作。

该研究成果于6月12日在《自然-化学》(Nature Chemistry)杂志上在线发表,并已申报中国发明专利和国际PCT专利。这也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,去年的上述成果曾入选上海市2016年十大科技事件。上海高研院温室气体与环境工程中心主任、中科院低碳转化科学与工程重点实验室副主任魏伟表示,这些成果的陆续产出,是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成效的阶段性标志。

据介绍,该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。(来源:人民网 姜泓冰

 
 
 
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