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5月16日,《科技日报》以“我科研团队实现二氧化碳一步合成乙醇”为题报道了江南大学刘小浩教授团队首次实现了二氧化碳一步100%选择性转化为乙醇。
文章称,该团队提出了一种全新的催化剂设计策略,通过结构封装法,构筑了双钯位点-纳米“蓄水”膜反应器,实现了二氧化碳在温和条件下连续流一步无副反应高效稳定制乙醇。相关研究成果5月10日发表于《美国化学会•催化》。
此次,研究人员创新性地采用“结构封装法”精准构筑“双钯催化位点”-纳米“蓄水”膜反应器,合成的催化剂结构类似于一个胶囊,胶囊内部封装了二氧化铈载体分散的双钯催化剂。胶囊的壳层具有高选择性,疏水修饰后,保证内部生成的水富集而产物乙醇可以溢出。其中的水环境可以稳定双钯活性位点,该催化剂能够实现温和条件下(3 MPa,240 ℃)二氧化碳近100%选择性高效稳定转化为乙醇。
刘小浩介绍,以往研究中采用的各种热催化转化催化剂,特别是在连续流反应器中,无法实现有效的增碳合成单一高碳产物,主要是无法实现中间物种的定向转化和碳链增长的精确可控。“本次研究基于我们团队在前期对钯-二氧化铈体系在二氧化碳加氢反应中的研究(包括氧空位、活性中心构型、反应装置类型等),构筑的“双钯活性位点”具有独特的几何和电子结构,其邻近的钯位点和富电子特性有利于促进中间物种碳-氧键解离和随后的碳-碳偶联,从而实现二氧化碳加氢定向生成单一高价值产物乙醇。”
“催化剂合成工艺和催化反应路线简单,有大规模工业化应用前景,我们未来将继续推进催化剂在实际应用过程的工业化放大以及与碳捕集和绿氢生产耦合实现二氧化碳资源的高价值利用。”刘小浩说。