二氧化碳「變」汽油!中國科學家重大突破!(組圖)

以民為主     2017-05-12     檢舉
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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、葛慶傑研究員團隊發現了CO2高效轉化新過程,並設計了一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能複合催化劑,首次實現了二氧化碳(CO2)直接加氫製取高辛烷值汽油,相關過程和催化材料已申報多項發明專利。

該研究成果2日發表於英國學術刊物《自然通訊》雜誌上,被譽為「CO2催化轉化領域的突破性進展」。

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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,僅次於《自然》和《科學》。該刊2010年創刊時為混合型期刊,出版開放獲取及訂閱形式的論文,每月收到的投稿約1500篇。該刊發表的所有科學研究都代表著某一領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的活化與選擇性轉化

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,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。

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資料圖

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

孫劍說:「相比於更活潑的『孿生兄弟』一氧化碳,二氧化碳分子非常穩定,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,而很難生成長鏈的液態烴燃料。」

技術優勢

據科學網5月3日報道,為了解決這一問題,研究團隊設計了一種高效穩定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能複合催化劑。

孫劍介紹,這種催化劑有三個優勢:

一是,在接近工業生產的條件下,該催化劑實現了甲烷和一氧化碳的低選擇性,烴類產物中汽油餾分烴(C5-C11)的選擇性達到78%,有利於大規模生產;

二是,這種方法生產的汽油排放能滿足環保要求,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定性,可連續穩定運轉1000小時以上,顯示出潛在的應用前景。

此外,對CO2直接轉化製取汽油的反應途徑研究表明,對多活性位結構及其親密性效應(proximityeffect)的精準調控是實現CO2加氫制汽油的關鍵。

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