中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室暨上海高研院-上?？萍即髮W低碳能源聯(lián)合實驗室在二氧化碳利用領域取得重大進展，創(chuàng)造性地采用氧化銦/分子篩(In2O3/HZSM-5)雙功能催化劑，實現(xiàn)了二氧化碳加氫一步轉化，得到清潔汽油的選擇性高達近80%，是目前國際上這一領域最高的。6月12日，相關研究在線發(fā)表于《自然-化學》(Nature Chemistry)。
該成果的概念可以追溯到著名諾貝爾化學獎獲得者Olah提出的“人工碳循環(huán)”——借助替代能源將CO2直接轉化為液體燃料可使得整個碳循環(huán)更加有效。
二氧化碳是最主要的溫室氣體，全球各大經濟體共同正面臨嚴峻的減排壓力，中國也不例外。同時，二氧化碳也是一種自然界大量存在的“碳源”化合物，若能借助科技手段“化廢為寶”，不僅能緩解碳排放帶來的環(huán)境問題，還將成為非常理想的能源補充形式。
目前國際上的研究主要集中在將二氧化碳轉化為甲醇、甲烷和一氧化碳等簡單小分子化合物的合成。中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室的團隊卻不滿足于此，“將二氧化碳直接合成高碳烴類化合物的研究較少，卻更有價值?！痹搶嶒炇腋敝魅午娏紭姓f。
他們從催化劑體系中找到了突破口。針對現(xiàn)有催化劑效率不高而且穩(wěn)定性不好的弊端，孫予罕、鐘良樞和高鵬團隊成功地設計出了金屬氧化物/分子篩雙功能催化劑，在二氧化碳高選擇性(近80%)轉化為高碳烴方面取得突破。
“我們先利用氧化銦來活化二氧化碳并進行選擇性加氫，再通過中間體傳遞至分子篩籠中，發(fā)生偶聯(lián)反應得到汽油烴類組分。”鐘良樞向記者介紹了雙功能催化劑一步轉化成液體燃料的關鍵步驟。
同時，研發(fā)團隊完成了催化劑制備放大并得到高機械強度的工業(yè)尺寸顆粒催化劑，在工業(yè)條件下該催化劑體系具備了示范應用的條件。該工作得到了審稿人的高度評價，被認為是二氧化碳轉化領域的一大突破，為二氧化碳轉化為化學品及燃料提供了重要的平臺。
多年來，中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室在二氧化碳高效活化轉化領域做了大量的研究工作并取得了系列研究成果。2016年，該實驗室在《自然》雜志上發(fā)表合成氣直接制烯烴的研究成果，并入選了上海市2016年十大科技事件。
“科教融合的大團隊通過協(xié)同創(chuàng)新，有助于原創(chuàng)性成果的產出”，中科院上海高等研究院院長助理魏偉表示。
