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≡ 栏目: 新闻动态 ≡ 发布时间: 2023-05-20 ≡ 点击数: 204 来源:网络转载

  5月18日,从江南大学传出消息,该校化学与材料工程学院刘小浩教授团队实现了二氧化碳(CO?)一步合成乙醇。相关研究成果发表于《美国化学会·催化》。
 
  刘小浩团队经过持续5年攻关,创新性地采用结构封装法,精准构筑双钯活性位点—纳米“蓄水”膜反应器,实现了二氧化碳在温和条件下一步近100%选择性转化为乙醇。
 
  乙醇是重要的基础化学品,还可转化为乙烯和下游高价值化工产品。在乙醇制备方面,工业上一般采用粮食发酵法和煤基乙醇技术。粮食发酵法制备乙醇不可避免出现“与人争粮”的局面;煤基乙醇工艺路线复杂,制造过程中产生大量的二氧化碳。
 
  近年来,国际上虽已开发出多种途径将二氧化碳转化为乙醇。在连续流固定床反应器中制备乙醇,由于其便捷的物质流和能量流管理,更容易实现工业应用。文献虽然已经报道了在连续流固定床反应器中合成乙醇,但采用单一催化剂一步合成乙醇,存在选择性低、容易发生副反应等问题,目前的技术无法实现可控精准增碳定向生成乙醇,易产生大量低价值的副产物。刘小浩介绍说:“因此,我们考虑开发全新的催化体系来突破这一关键技术难题。”
 
  该团队合成的催化剂结构类似于一个胶囊,其胶囊内部封装了二氧化铈载体分散的双钯催化剂。据刘小浩介绍,胶囊的壳层具有高选择性,疏水修饰后,可将反应过程中生成的水富集在内,使双钯催化剂处于富水蒸气反应环境,从而解决了催化剂稳定性问题;乙醇作为反应产物可持续生成,并通过扩散离开纳米膜反应器。
 
  该催化剂能够在3兆帕、240℃的温和条件下,在固定床反应器中二氧化碳加氢连续流一步高效稳定制乙醇。该催化工艺路线简单,可在单催化剂单反应器中一步完成,乙醇选择性接近100%,无副产物生成,大幅降低了过程分离能耗。
 
  据了解,科研团队基于前期研究基础,构筑的双钯活性位点,具有独特的几何和电子结构。其邻近的钯位点和富电子特性有利于促进中间物种碳—氧键解离和随后的碳—碳偶联,从而实现二氧化碳加氢定向生成单一高价值产物乙醇。
 
  刘小浩表示,科研团队下一步研究重点将围绕改进催化剂制备技术,在保证乙醇近100%选择性的前提下,获得更高的二氧化碳单程转化率,以及更优异的催化剂稳定性。同时,他们计划开展催化剂规模放大研究,进行中试,并尽早将该技术推向工业应用,为二氧化碳高价值利用和实现国家“双碳”目标提供技术支持。
 
  刘小浩表示,该项工作的突破性进展奠定了二氧化碳精准催化增碳的理论基础,为以温室气体二氧化碳为原料定向合成碳二平台分子,实现碳二化学高值化利用开辟了新的途径和方向。
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