大连化物所成功实现二氧化碳直接加氢制取芳烃

(倪友明 记者谢小芳)大规模利用化石资源给人类社会带来空前繁荣,然而大量排放的二氧化碳温室气体也威胁着我们的生存环境。利用太阳能、风能等可再生能源产生的电能制取氢气,并将二氧化碳转化成高附加值的燃料和大宗化工品,可同时起到储存、利用二氧化碳与可再生能源的作用。日前,中科院大连化物所甲醇制烯烃国家工程实验室刘中民院士、朱文良研究员、倪友明副研究员研究团队设计了一种新型催化剂,成功实现二氧化碳直接加氢制取芳烃,该工作以研究论文形式发表在《自然通讯》(Nature Communications)上,还探讨了抑制逆水煤气变换反应及优化产物分布策略。

二氧化碳加氢转化一般需要在高温、高压、高氢气比例及金属催化剂上进行。此前,科研人员在此条件下已实现二氧化碳向多种一碳化合物的转化,如二氧化碳加氢制取甲烷、甲醇、二甲醚、甲酸、一氧化碳等。此外,科研人员发现,利用金属氧化物/分子筛双功能催化体系,可制取例如低碳烯烃、汽油等高附加值多碳化合物。芳烃目前主要通过石脑油催化重整等石化路线制取。相对低碳烯烃,芳烃的不饱和度更高、结构更复杂,很难通过金属氧化物/分子筛双功能催化体系高选择性的获取。

大连化物所研究团队设计了一种具有纳米尖晶石结构的锌铝氧化物(ZnAlOx),混配高硅铝比的纳米H-ZSM-5分子筛,制成一种新型催化剂(ZnAlOx&H-ZSM-5)。在二氧化碳加氢制取芳烃转化中,该催化剂可实现73.9%的芳烃选择性,且副产物甲烷选择性低至0.4%。机理研究发现,二氧化碳能在ZnAlOx上加氢生成二甲醚和甲醇,它们扩散到分子筛孔道中形成烯烃,进而形成芳烃。

编辑:金波