二氧化碳“變身”續(xù)集來(lái)了。記者11日獲悉，安徽工業(yè)大學(xué)等單位的科研人員，研發(fā)出一種全新催化劑，成功以二氧化碳和氫氣為原料直接合成對(duì)二甲苯，并且打破了該類(lèi)催化劑單次生產(chǎn)效率的世界紀(jì)錄。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
對(duì)二甲苯，大家常叫它PX，是一種生產(chǎn)化工產(chǎn)品的關(guān)鍵原料，喝水用的塑料瓶、穿的滌綸衣都來(lái)自它。我國(guó)每年需要的PX數(shù)量巨大，超過(guò)3000萬(wàn)噸。目前工業(yè)上主要靠加工重質(zhì)石油來(lái)生產(chǎn)PX，但這個(gè)方法消耗大、排放高，每生產(chǎn)1噸PX，大約要消耗4噸石油，同時(shí)還會(huì)排放出約3噸二氧化碳。
（受訪者供圖）
近年來(lái)，科學(xué)界一直致力于找到一條更綠色、更有潛力的合成PX的新路子。“用可再生能源電力制取氫氣，然后用氫氣和二氧化碳反應(yīng)，直接制造PX，是一條不錯(cuò)的路。這不僅能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的資源化利用，還能為傳統(tǒng)高能耗、高排放的生產(chǎn)工藝提供替代方案。”論文通訊作者、安徽工業(yè)大學(xué)教授曾杰說(shuō)。
在這項(xiàng)最新的研究中，科研人員研發(fā)出了一種新型“金屬氧化物—分子篩”復(fù)合催化劑。這種催化劑就像一條高效的流水線，主要由兩個(gè)部分協(xié)同工作：第一部分是金屬氧化物，它的任務(wù)是把二氧化碳和氫氣反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的小分子烯烴，這些小分子烯烴就像是搭建PX的基礎(chǔ)“小積木”；第二部分是分子篩，它負(fù)責(zé)接收這些“小積木”，并把它們拼接起來(lái)，最終生成我們需要的PX產(chǎn)品。
為了讓最終產(chǎn)品含有更少的“雜質(zhì)”，科研人員對(duì)分子篩部分進(jìn)行了非常精妙的“膠囊化”設(shè)計(jì)。得益于這種獨(dú)特巧妙的設(shè)計(jì)，科研人員把PX的生產(chǎn)效率提升到了一個(gè)前所未有的高度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，使用1千克的這種催化劑持續(xù)工作一天，就能生產(chǎn)出超過(guò)1千克的PX。這個(gè)效率水平大幅超越了之前所有公開(kāi)報(bào)道的同類(lèi)技術(shù)，創(chuàng)下了世界紀(jì)錄。
對(duì)此，曾杰表示，這項(xiàng)研究提出的復(fù)合催化劑設(shè)計(jì)思路具有通用性，未來(lái)有望應(yīng)用到其他利用二氧化碳和氫氣制造高價(jià)值化工產(chǎn)品的反應(yīng)體系中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品的“定制”生產(chǎn)。
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