5月18日，從江南大學傳出消息，該?；瘜W與材料工程學院劉小浩教授團隊實現了二氧化碳(CO?)一步合成乙醇。相關研究成果發表于《美國化學會·催化》。
劉小浩團隊經過持續5年攻關，創新性地采用結構封裝法，精準構筑雙鈀活性位點—納米“蓄水”膜反應器，實現了二氧化碳在溫和條件下一步近100%選擇性轉化為乙醇。
乙醇是重要的基礎化學品，還可轉化為乙烯和下游高價值化工產品。在乙醇制備方面，工業上一般采用糧食發酵法和煤基乙醇技術。糧食發酵法制備乙醇不可避免出現“與人爭糧”的局面；煤基乙醇工藝路線復雜，制造過程中產生大量的二氧化碳。
近年來，國際上雖已開發出多種途徑將二氧化碳轉化為乙醇。在連續流固定床反應器中制備乙醇，由于其便捷的物質流和能量流管理，更容易實現工業應用。文獻雖然已經報道了在連續流固定床反應器中合成乙醇，但采用單一催化劑一步合成乙醇，存在選擇性低、容易發生副反應等問題，目前的技術無法實現可控精準增碳定向生成乙醇，易產生大量低價值的副產物。劉小浩介紹說：“因此，我們考慮開發全新的催化體系來突破這一關鍵技術難題?！?/span>
該團隊合成的催化劑結構類似于一個膠囊，其膠囊內部封裝了二氧化鈰載體分散的雙鈀催化劑。據劉小浩介紹，膠囊的殼層具有高選擇性，疏水修飾后，可將反應過程中生成的水富集在內，使雙鈀催化劑處于富水蒸氣反應環境，從而解決了催化劑穩定性問題；乙醇作為反應產物可持續生成，并通過擴散離開納米膜反應器。
該催化劑能夠在3兆帕、240℃的溫和條件下，在固定床反應器中二氧化碳加氫連續流一步高效穩定制乙醇。該催化工藝路線簡單，可在單催化劑單反應器中一步完成，乙醇選擇性接近100%，無副產物生成，大幅降低了過程分離能耗。
據了解，科研團隊基于前期研究基礎，構筑的雙鈀活性位點，具有獨特的幾何和電子結構。其鄰近的鈀位點和富電子特性有利于促進中間物種碳—氧鍵解離和隨后的碳—碳偶聯，從而實現二氧化碳加氫定向生成單一高價值產物乙醇。
劉小浩表示，科研團隊下一步研究重點將圍繞改進催化劑制備技術，在保證乙醇近100%選擇性的前提下，獲得更高的二氧化碳單程轉化率，以及更優異的催化劑穩定性。同時，他們計劃開展催化劑規模放大研究，進行中試，并盡早將該技術推向工業應用，為二氧化碳高價值利用和實現國家“雙碳”目標提供技術支持。
劉小浩表示，該項工作的突破性進展奠定了二氧化碳精準催化增碳的理論基礎，為以溫室氣體二氧化碳為原料定向合成碳二平臺分子，實現碳二化學高值化利用開辟了新的途徑和方向。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
