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大連化物所實現二氧化碳直接加氫制取芳烴

2018-9-13 10:11:32

大規模利用化石資源給人類社會帶來空前繁榮，然而大量排放的二氧化碳溫室氣體也威脅著我們的生存環境。利用太陽能、風能等可再生能源產生的電能制取氫氣，并將二氧化碳轉化成高附加值的燃料和大宗化工品，可同時起到儲存、利用二氧化碳與可再生能源的作用。日前，中科院大連化物所甲醇制烯烴國家工程實驗室劉中民院士、朱文良研究員、倪友明副研究員研究團隊設計了一種新型催化劑，成功實現二氧化碳直接加氫制取芳烴，該工作以研究論文形式發表在《自然通訊》（Nature Communications）上，還探討了抑制逆水煤氣變換反應及優化產物分布策略。

二氧化碳加氫轉化一般需要在高溫、高壓、高氫氣比例及金屬催化劑上進行。此前，科研人員在此條件下已實現二氧化碳向多種一碳化合物的轉化，如二氧化碳加氫制取甲烷、甲醇、二甲醚、甲酸、一氧化碳等。此外，科研人員發現，利用金屬氧化物/分子篩雙功能催化體系，可制取例如低碳烯烴、汽油等高附加值多碳化合物。芳烴目前主要通過石腦油催化重整等石化路線制取。相對低碳烯烴，芳烴的不飽和度更高、結構更復雜，很難通過金屬氧化物/分子篩雙功能催化體系高選擇性的獲取。

大連化物所研究團隊設計了一種具有納米尖晶石結構的鋅鋁氧化物（ZnAlOx），混配高硅鋁比的納米H-ZSM-5分子篩，制成一種新型催化劑（ZnAlOx&H-ZSM-5）。在二氧化碳加氫制取芳烴轉化中，該催化劑可實現73.9%的芳烴選擇性，且副產物甲烷選擇性低至0.4%。機理研究發現，二氧化碳能在ZnAlOx上加氫生成二甲醚和甲醇，它們擴散到分子篩孔道中形成烯烴，進而形成芳烴。

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