二氧化碳制甲醇有了新途徑

　　從中科院大連化物所獲悉，近日，該所催化基礎國家重點實驗室王集杰博士、李燦院士等人發展了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑，實現了二氧化碳(CO2)高選擇性高穩定性加氫合成甲醇。

　　二氧化碳的減排已引起國際社會的廣泛關注，利用太陽能等可再生能源通過光催化、光電催化或電解水制氫來進行二氧化碳(加氫制甲醇等燃料及化學品是實二氧化碳減排和碳資源可持續利用最為可行的策略。從科學認識自然光合作用的角度來看，二氧化碳(加氫制甲醇暗合了光合作用中暗反應的功效，是太陽能制液體燃料的重要途徑。目前來看，實現二氧化碳加氫制甲醇產業化的瓶頸在于高效太陽能及可再生能源制氫技術和高選擇性、高活性二氧化碳加氫制甲醇催化技術的發展。

　　李燦團隊長期致力于太陽能光催化、光電催化以及電解水制氫的研究，近年來同時開展了CO2+H2的研究，以實現人工光合成太陽燃料戰略。CO2+H2過程中，提高甲醇的選擇性是二氧化碳加氫轉化最大的挑戰，例如傳統用于合成氣制甲醇的Cu基催化劑應用于二氧化碳加氫制甲醇時，突出問題是甲醇選擇性低(50～60%)，另外，反應生成的水會加速Cu基催化劑的失活。

　　研究團隊開發了一種不同于傳統金屬催化劑的雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2，在二氧化碳單程轉化率超過10%時，甲醇選擇性仍保持在90%左右，是目前同類研究中綜合水平最好的結果。研究表明，該催化劑的固溶體結構特征提供了雙活性中心反應位點，在二氧化碳加氫過程中表現出了協同作用，從而可高選擇性地生成甲醇，為二氧化碳加氫制甲醇開辟了新途徑。

　　此外，值得提到的是該催化劑反應連續運行500小時無失活現象，還具有極好的耐燒結穩定性和一定的抗硫能力，表現出了良好的工業應用前景。傳統甲醇合成Cu基催化劑要求原料氣含硫低于0.5ppm，而該催化劑的抗硫能力無疑可使原料氣凈化成本大大降低，在工業應用方面表現出潛在的優勢。以上相關成果已申報中國發明ZL4項和國際PCTZL1項。