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二氧化碳高效转化有了新途径

2021/4/1 10:28:331次浏览

温室气体二氧化碳(CO2)是诸多化学反应的最终产物,其过量排放加剧全球平均气温上升,给生态环境带来巨大压力。如何高效转化利用CO2是能源化工领域的研究热点和难点。记者从中科院大连化物所获悉

温室气体二氧化碳(CO2)是诸多化学反应的最终产物,其过量排放加剧全球平均气温上升,给生态环境带来巨大压力。如何高效转化利用CO2是能源化工领域的研究热点和难点。

记者从中科院大连化物所获悉,该所研究员邓德会团队与厦门大学教授王野团队合作,在CO2催化加氢制甲醇研究中,首次利用富含硫空位的少层二硫化钼(MoS2)催化剂,实现了低温、高效、长寿命催化CO2加氢制甲醇。

该研究历时近6年,其MoS2催化剂的活性与选择性均显著优于此前报道的金属氧化物催化剂,显示出优异的稳定性,为实现低能耗、高效率的CO2转化利用开辟了新途径。相关研究成果日前发表在《自然—催化》上,并以“不同寻常的空位催化”为题,刊发了专家评述文章,对该项研究给予高度评价。

与基于可再生能源的绿氢(H2)反应制备甲醇是CO2变废为宝的重要途径之一。通常,传统的金属氧化物催化剂需要300摄氏度以上的反应温度,同时常伴随严重的逆水煤气变换反应,导致大量副产物一氧化碳产生。

“在金属氧化物催化剂中引入过渡金属组分可以促进H2的活化从而降低反应温度,但容易导致CO2过度加氢产生甲烷,从而降低目标产物甲醇的选择性。”大连化物所科研人员说,CO2低温高效加氢制甲醇亟需寻求新的催化剂体系。

值得一提的是,在实验室小试中,CO2在180摄氏度下的单程转化率可达12.5%,甲醇选择性高达94.3%,显著优于此前报道的金属和金属氧化物等传统催化剂,其性能也能稳定维持3000小时而未见衰减,表现出优异的工业应用潜力。

德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)教授Felix Studt表示,CO2高效转化利用是实现“碳达峰”“碳中和”的重要一环,该研究揭示了二维MoS2的硫空位在催化反应中的应用潜力,为开发CO2加氢新型催化剂提供了新思路,有望为二氧化碳加氢制甲醇的工业应用带来巨大的效率提升。

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