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大連化物所二氧化碳催化轉(zhuǎn)化研究獲進展

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大連化物所二氧化碳催化轉(zhuǎn)化研究獲進展

摘要: 　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理學(xué)習(xí)所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)學(xué)習(xí)組學(xué)習(xí)員孫劍、葛慶杰團隊通過設(shè)計一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑，成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取高辛烷值汽油。相關(guān)學(xué)習(xí)成果發(fā)表 ...

　　近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理學(xué)習(xí)所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)學(xué)習(xí)組學(xué)習(xí)員孫劍、葛慶杰團隊通過設(shè)計一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑，成功實現(xiàn)了CO2直接加氫制取高辛烷值汽油。相關(guān)學(xué)習(xí)成果發(fā)表在自然-通訊（Nature Communications，DOI：10.1038/ncomms15174）上，并被審稿人評價為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進展”。
　　化石能源的大量消耗使溫室氣體如CO2排放量急劇增加，引起了全球氣候變暖等日益嚴峻的環(huán)境問題。汽油是全球用量最大的燃料之一，如果以CO2作為原料生產(chǎn)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(yīng)，還可減輕對傳統(tǒng)化石能源的依賴。但是CO2的活化與選擇性轉(zhuǎn)化仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
　　該學(xué)習(xí)團隊長期致力于碳資源小分子中合成氣及CO2的催化轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)（Fuel， 2011，90， 2051-2054; Fuel， 2014， 134， 11-16; Catal. Sci. Technol.， 2016， 6， 4786-4793），在多功能催化劑設(shè)計方面積累了較為豐富的經(jīng)驗。該工作中，學(xué)習(xí)團隊設(shè)計了一種高效穩(wěn)定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復(fù)合催化劑，在接近工業(yè)生產(chǎn)的條件下，該催化劑實現(xiàn)了CH4和CO的低選擇性，烴類產(chǎn)物中汽油餾分烴（C5-C11）的選擇性達到78%。汽油餾分主要為高辛烷值的異構(gòu)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。該催化劑還具有較好的穩(wěn)定性，可連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)1000小時以上。對CO2直接轉(zhuǎn)化制取汽油的反應(yīng)途徑學(xué)習(xí)表明，對多活性位結(jié)構(gòu)及其親密性效應(yīng)（proximity effect）的精準調(diào)控是實現(xiàn)CO2加氫制汽油的關(guān)鍵。該技術(shù)不僅為CO2加氫制液體燃料的學(xué)習(xí)拓展了新思路，還為間歇性可再生能源（風(fēng)能、太陽能、水能等）的利用提供了新途徑。
　　上述學(xué)習(xí)工作得到國家自然科學(xué)基金和所“百人計劃”等項目的資助。
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