我国二氧化碳直接制液体燃料研究获突破

我国二氧化碳直接制液体燃料研究获突破

近日，中国科学院上海高等研究院低碳转化科学与工程重点实验室在二氧化碳(CO2)利用领域取得重要进展，创造性地采用氧化铟/分子筛(In2O3/HZS-M-5)双功能催化剂，实现了CO2加氢一步转化高选择性得到液体燃料。该研究成果于2017年6月12日在《自然·化学》(Nature Chemistry)杂志上在线发表，并已申报中国发明专利和国际PCT专利。

多年来，中科院低碳转化科学与工程重点实验室在CO2高效活化转化领域做了大量的研究工作并取得了系列研究成果。新型高效的CO2加氢合成甲醇催化剂于2016年完成了1200h连续运转的单管试验以及10～30万t/a二氧化碳甲醇技术工艺包的编制，后续将与企业合作开展千吨级工业侧线试验。

近期，研发团队又在CO2直接合成高碳烃类化合物方面取得了突破性进展。将CO2直接合成高碳烃类化合物的研究较少，主要是缺乏有效的催化剂体系。现有的CO2合成高碳烃类化合物的研究主要围绕改性的铁基费托催化剂，但效率不高且稳定性不好。

研究团队成功地设计出了金属氧化物/分子筛双功能催化剂，在CO2高选择性转化为高碳烃方面取得突破。烃类产物中汽油烃类组分(碳数为5～11的烃类化合物)的选择性高达近80%，而副产物甲烷的选择性小于1%，汽油烃类组分以高辛烷值的异构烃为主。双功能催化剂是利用氧化铟表面的高度缺陷结构来活化CO2并进行选择性加氢，在实现CO2高效转化为含氧中间体的同时可有效抑制副产物的生成，中间体传递至分子筛笼中，发生偶联反应得到汽油烃类组分。研究还发现，双活性位的精准控制对汽油烃类组分的生成起着至关重要的作用。

此外，研发团队已完成了催化剂制备放大并得到高机械强度的工业尺寸颗粒催化剂，在工业条件下该催化剂体系具备了示范应用的条件。

该工作得到了审稿人的高度评价，被认为是CO2转化领域的一大突破，为CO2转化为化学品及燃料提供了重要的平台。

目前，CO2资源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷和一氧化碳等简单小分子化合物的合成，然而，由于CO2分子的化学惰性，很难将其转化为含有两个碳原子及以上的化合物。