《从二氧化碳到液体燃料的研究》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2016-01-11
  • 科学家们说,在寻求可持续的替代能源和燃料来源的过程中时,一个可行的解决办法可能就是将温室气体二氧化碳转化成液体燃料。最近,已经报道了用于从含氧的碳前体的液体燃料的产生替代转换化学物质。使用铜电催化剂,CO和CO 2可以被转换为多碳产品。现在,加州理工学院化学教授他的研究生已经开发出一种模型系统来演示CO转化为烃类这一过程的初始步骤可能是什么样子的。

    这项研究结果于2015年12月21日发表在作为一种先进的在线出版的Nature杂志上(2016年1月7日出版),

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    • 编译者:guokm
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    • 近日,中国科学技术大学曾杰教授与电子科技大学夏川教授、中国科学院大连化学物理研究所肖建平研究员合作,基于固态电解质开发了一种新型电解反应器。他们利用可持续的清洁电能,配合所研发的铜基单原子催化剂,可以将温室气体二氧化碳高效转化为高价值、高纯度的液体燃料甲酸,无须进一步产物分离。该成果12月14日在国际顶级学术期刊《自然·纳米技术》杂志上发表。 人类活动排放的二氧化碳等温室气体,带来全球变暖等一系列环境和生态问题。面对日益严峻的气候变化问题,我国提出了碳达峰与碳中和的重大战略目标,在国内国际社会引发关注。 利用风力、水力、太阳能等可持续能源的“绿电”,将温室气体二氧化碳电解转化为高价值的化学品,是二氧化碳利用的新兴技术,有望成为减少碳排放的重要手段。然而,这一过程得到的产物驳杂,既包括经济价值高的甲酸,还会得到一氧化碳、乙烯、乙醇等众多副产物,并且将液体产物从电解质溶液中提取和纯化将占用巨额生产成本。如何提高催化剂的选择性、降低产物分离成本,是实现二氧化碳电解产业化亟待解决的技术难题。 曾杰教授联合团队研发了一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂,实现了二氧化碳到甲酸的单一转化。令人兴奋的是,他们基于固态电解质还开发了一种新型电解装置,配合所研制的催化剂,以二氧化碳和水作为原料,可以直接连续制备得到无须分离的纯甲酸液体燃料。利用这一新技术,研究人员在实验室实现了浓度为0.1摩尔每升的纯甲酸水溶液的公升级制备。 审稿人认为,这一研究集原理创新突破、机理深度发掘、催化性能卓越于一体,是一项杰出的工作。这一成果有望大幅降低二氧化碳电解工艺中的产物分离成本,推动绿电驱动二氧化碳转化的产业化进程,对实现碳中和与碳达峰的战略目标具有重大意义。
  • 《新型催化剂可将二氧化碳转化为甲醇》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-05-15
    • 最新一期国际学术期刊《自然·纳米技术》的封面文章 ,介绍了来自中国的重要成果:新型催化剂可把二氧化碳这一温室气体高效转化为清洁液体燃料——甲醇。该成果由中国科学技术大学曾杰教授研究团队完成。   二氧化碳是当今最主要的温室气体,也是一种“碳源”,如果能借助科技手段将其“变废为宝”,不仅能缓解碳排放引发的温室效应,还将成为理想的能源补充形式。   据介绍,在这种新型催化剂中,铂以原子级别分散在载体表面,从而实现了最大化的贵金属原子利用率,有效降低了材料成本。实用化贵金属催化剂的负载量一般在5%以上,然而,过去的制备手段合成的单原子催化剂负载量很低,整体催化效率不高。该项工作中,科研人员将其负载量提高到7.5%,大大加快了单原子催化剂从实验室走向工业界的进程。   科研人员还发现,在二氧化碳加氢制甲醇的反应中,两个近邻铂原子的催化活性远高于两个孤立的铂原子的活性之和。针对这种“1+1>2”的现象,他们创造性地提出了“单中心近邻原子协同催化”这一新概念,颠覆了人们对单原子之间互不干扰的传统认识。