二氧化碳“变身”高附加值化学品

科技日报     2018-03-28 16:36

  随着石油、煤炭等化石能源的大量消耗,全球温室气体CO2排放量急剧增加,引起空气污染、气候变暖诸多环境问题。若能以CO2为原料,将其直接转化为高附加值的化学品,不仅可实现碳减排,还能减轻对煤、石油等传统资源的依赖。日前,中国科学院大连化物所科研人员在CO2催化转化领域取得新进展。他们通过设计一种多助剂共存的铁基催化剂,实现了CO2加氢高选择性制取线性α-烯烃。该成果3月22日发表在《自然》出版集团新刊《通讯-化学》杂志上。

  线性α-烯烃是一种非常重要且附加值极高的化工原料,被广泛应用于高级润滑油、聚烯烃等生产领域。但生产该产品长期依赖石油,且市场严重供不应求。如何将二氧化碳制备成高选择性、高稳定性的催化剂是科研人员急需突破的瓶颈,

  中科院大连化物所科研人员孙剑介绍,通过一系列试验,科研团队发现,将自然界植物体内普遍存在的“催化剂”搬运到一般的化学反应中,即可设计出氧化铁和碳化铁共存的铁催化剂,再辅以玉米芯灰分中的多种电子助剂如钾、镁、钙等元素和结构助剂硅,可构建出催化剂的有效成分,从而突破了二氧化碳加氢的技术瓶颈。

  在二氧化碳加氢反应中,采用废弃玉米芯作为构建催化剂的有效成分,在一定温度和压力下,模拟出植物光合作用吸收二氧化碳生成有机物的过程。中科院化物所葛庆和说,这些在植物体内天然存在的“催化剂”,在化学反应中表现出良好的二氧化碳转化性能,同时还可调控该催化剂铁组分和矿物元素的空间排布,高效活化二氧化碳及氢分子,精准调控碳链增长,最终实现二氧化碳加氢制取α-烯烃,而且催化剂连续运转保持了稳定。

  据悉,这项科研成果为利用CO2制取高值化学品的研究提供了新思路,同时也为间歇性可再生能源的利用开辟了新途径。研发团队还获得国家自然科学基金和中国科学院青促会等项目的资助。

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