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大連化物所實現(xiàn)二氧化碳直接加氫制取芳烴

2018-9-13 10:11:32

大規(guī)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(huán)境。利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)生的電能制取氫氣，并將二氧化碳轉(zhuǎn)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(tuán)隊設(shè)計了一種新型催化劑，成功實現(xiàn)二氧化碳直接加氫制取芳烴，該工作以研究論文形式發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）上，還探討了抑制逆水煤氣變換反應(yīng)及優(yōu)化產(chǎn)物分布策略。

二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化一般需要在高溫、高壓、高氫氣比例及金屬催化劑上進(jìn)行。此前，科研人員在此條件下已實現(xiàn)二氧化碳向多種一碳化合物的轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)，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(jié)構(gòu)更復(fù)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(tuán)隊設(shè)計了一種具有納米尖晶石結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化中，該催化劑可實現(xiàn)73.9%的芳烴選擇性，且副產(chǎn)物甲烷選擇性低至0.4%。機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳能在ZnAlOx上加氫生成二甲醚和甲醇，它們擴(kuò)散到分子篩孔道中形成烯烴，進(jìn)而形成芳烴。

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