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嘉兴在线新闻网     2017-10-19 11:17:30     手机看新闻    我要投稿     飞信报料有奖
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  本报讯 记者杨丽娟报道 被广泛认为是全球气候变暖罪魁祸首的二氧化碳加上一种催化剂,就能变成汽油。听起来像天方夜谭,但科学家们已经把这个构想变成现实。记者5月3日从中科院大连化学物理研究所获悉,该所孙剑、葛庆杰研究员团队日前发现二氧化碳高效转化新过程,通过设计一种新型多功能复合催化剂,首次实现了二氧化碳直接加氢制取高辛烷值汽油。该研究成果于5月2日在英国《自然-通讯》(Nature Communications)杂志上发表,相关过程和催化材料已申报多项发明专利,被同行誉为“二氧化碳催化转化领域的突破性进展”。

  二氧化碳是一种主要温室气体,近年来,受碳排放政策影响,各国都在努力实现二氧化碳减排;汽油,是全球用量最大的燃料之一,随着现代社会的发展,汽油是一个国家的生产生活必需品,老百姓日常生活中也须臾不离。二氧化碳与汽油两者看似风马牛不相及,可在科学家眼中却变得密不可分。

  在自然界中,植物从空气中吸收二氧化碳,经光合作用转化为有机物和氧气,该过程缓慢,一直以来化学家都想通过化学方式回收利用二氧化碳。如果以二氧化碳作为原料生产汽油,将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源,不仅有效降低二氧化碳造成的温室效应,还减轻对传统化石能源的依赖。但二氧化碳的活化与选择性转化仍面临巨大挑战。相比于更活泼的孪生兄弟一氧化碳,二氧化碳分子非常稳定,难以活化,与经典的费托合成路线相比,二氧化碳与氢分子的催化反应更易生成甲烷、甲醇、甲酸等小分子化合物,而很难生成长链的液态烃燃料。

  针对上述问题,孙剑、葛庆杰研究员团队创造性地设计出一种高效稳定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,通过多活性位的协同催化作用,在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了甲烷和一氧化碳的低选择性,烃类产物中汽油馏分烃的选择性达到78%,远超文献报道结果。而且,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,显示出潜在的应用前景。

  与传统催化剂不同,该催化剂包含三种相互兼容、相互补充的活性位。二氧化碳分子借助于精心构造的三组分活性位实现了“三步跳”的串联转化。对三活性位结构和空间排布的精准调控是实现二氧化碳加氢制汽油的关键。该技术不仅为二氧化碳加氢制液体燃料的研究拓展了新思路,还可为间歇性可再生能源(风能、太阳能、水能等)的利用开辟新途径。这一新过程除可降低二氧化碳排放外,还具有显著的经济效益。


来源:嘉兴在线—嘉兴日报    作者:摄影 记者 冯玉坤    编辑:李源    责任编辑:胡金波
 
 
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