上海科学家在二氧化碳利用领域取得重大突破 汽油产物选择性高达近80%

发布日期:2017-06-13

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  近日,中科院低碳转化科学与工程重点实验室暨上海高研院-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重大进展,创造性地采用氧化铟/分子筛双功能催化剂,实现二氧化碳加氢一步转化,得到清洁汽油的选择性高达近80%,为目前国际上这一领域最高。中科院上海微系统所参与了部分工作。该研究成果于北京时间6月12日23时在《自然—化学》杂志在线发表。

  目前,二氧化碳资源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等简单小分子化合物的合成,这些化合物相对来说价值不高。除了传统的石油路线生产汽油,国内外的科研人员在非石油路线做了许多探索。有的是两步或三步生成汽油烃类组分,流程长且成本太高;还有的虽然是一步转化,但生成汽油烃类组分的选择性一般都比较低,通常小于50%,与此同时生成的低价值甲烷却高达10%—15%,利用率太低。

  多年来,中科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的研究工作并取得了系列研究成果。“以二氧化碳作为原料,仅需一步高选择性得到汽油产物,是这次突破最大的难点。”中科院低碳转化科学与工程重点实验室副主任钟良枢说。一直以来,将二氧化碳直接合成汽油等化合物的研究非常少,主要是缺乏有效的催化剂体系。

  双功能催化剂已有多年的研究历史,能否“拿来”一用呢?孙予罕、钟良枢和高鹏团队创造性设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂。首先利用氧化铟来活化二氧化碳,并进行选择性加氢,在实现二氧化碳高效转化为含氧中间体的同时,可有效抑制副产物的生成,中间体再传递至分子筛的一个个“小洞”中,发生反应得到汽油烃类组分,选择性高达近80%,而副产物甲烷的选择性则小于1%。此外,研发团队已完成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,已具备工业示范应用的条件。

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