二氧化碳催化转化研究取得新进展
发布时间:2017-05-04 08:26:24      供稿部门:DNL19T3

      近日,DNL碳资源小分子与氢能利用创新特区研究组(DNL19T3)孙剑、葛庆杰研究员团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。相关研究成果发表在Nature CommunicationsDOI:10.1038/ncomms15174)上,并被审稿人评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

      化石能源的大量消耗使温室气体如CO2排放量急剧增加,引起了全球气候变暖等日益严峻的环境问题。汽油是全球用量最大的燃料之一,如果以CO2作为原料生产汽油,将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略,不仅可有效降低CO2造成的温室效应,还可减轻对传统化石能源的依赖。但是CO2的活化与选择性转化仍面临巨大挑战。

      该研究团队长期致力于碳资源小分子中合成气及CO2的催化转化研究(Fuel, 2011,90, 2051-2054; Fuel, 2014, 134, 11-16; Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 4786-4793),在多功能催化剂设计方面积累了较为丰富的经验。本工作中,研究团队设计了一种高效稳定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了CH4和CO的低选择性,烃类产物中汽油馏分烃(C5-C11)的选择性达到78%。汽油馏分主要为高辛烷值的异构烷烃和芳烃,基本满足国V标准对苯、芳烃和烯烃的组成要求。该催化剂还具有较好的稳定性,可连续稳定运转1000小时以上。对CO2直接转化制取汽油的反应途径研究表明,对多活性位结构及其亲密性效应(proximity effect)的精准调控是实现CO2加氢制汽油的关键。该技术不仅为CO2加氢制液体燃料的研究拓展了新思路,还为间歇性可再生能源(风能、太阳能、水能等)的利用提供了新途径。

      上述研究工作得到国家自然科学基金和所“百人计划”等项目的资助。(文/图 位健)
 

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