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      中國研發

      2019-09-25

      近日,中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室暨上海高研院—上??萍即髮W低碳能源聯合實驗室在二氧化碳(CO2)利用領域取得重大進展,創造性地采用氧化銦/分子篩雙功能催化劑,實現了CO2加氫一步轉化高選擇性得到液體燃料。該研究成果于6月12日在《自然·化學》雜志上在線發表,并已申報中國發明專利和國際PCT專利。

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      CO2是Z主要的溫室氣體,同時也是一種自然界大量存在的“碳源”化合物,若能借助替代能源(太陽能、風能、核能等)電解水制得的氫氣將其轉化為有用的化學品或燃料,將一舉多得。目前,CO2資源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等簡單小分子化合物的合成,然而,由于CO2分子的化學惰性,很難將其轉化為含有兩個碳原子及以上的化合物。



      將CO2直接合成高碳烴類化合物的研究較少,主要是缺乏有效的催化劑體系?,F有的CO2合成高碳烴類化合物的研究主要圍繞改性的鐵基費托催化劑,但效率不高且穩定性不好。孫予罕、鐘良樞和高鵬團隊成功地設計出了金屬氧化物/分子篩雙功能催化劑,在CO2高選擇性轉化為高碳烴方面取得突破。烴類產物中汽油烴類組分的選擇性高達近80%,而副產物甲烷的選擇性小于1%,汽油烴類組分以高辛烷值的異構烴為主。雙功能催化劑是利用氧化銦表面的高度缺陷結構來活化CO2并進行選擇性加氫,在實現CO2高效轉化為含氧中間體的同時可有效抑制副產物的生成,中間體傳遞至分子篩籠中,發生偶聯反應得到汽油烴類組分。研究還發現,雙活性位的精準控制對汽油烴類組分的生成起著至關重要的作用。


      此外,研發團隊已完成了催化劑制備放大并得到高機械強度的工業尺寸顆粒催化劑,在工業條件下該催化劑體系具備了示范應用的條件。該工作得到了審稿人的高度評價,被認為是CO2轉化領域的一大突破,為CO2轉化為化學品及燃料提供了重要的平臺。


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