近日，中國科學院大連化學物理研究所碳資源小分子與氫能利用創新特區研究組研究員孫劍、葛慶杰團隊通過設計一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑，成功實現了CO2直接加氫制取高辛烷值汽油。相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications，DOI：10.1038/ncomms15174）上，并被審稿人評價為“CO2催化轉化領域的突破性進展”。
化石能源的大量消耗使溫室氣體如CO2排放量急劇增加，引起了全球氣候變暖等日益嚴峻的環境問題。汽油是全球用量最大的燃料之一，如果以CO2作為原料生產汽油，將是一種潛在替代化石燃料的清潔能源策略，不僅可有效降低CO2造成的溫室效應，還可減輕對傳統化石能源的依賴。但是CO2的活化與選擇性轉化仍面臨巨大挑戰。
該研究團隊長期致力于碳資源小分子中合成氣及CO2的催化轉化研究（Fuel, 2011,90, 2051-2054； Fuel, 2014, 134, 11-16； Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 4786-4793），在多功能催化劑設計方面積累了較為豐富的經驗。該工作中，研究團隊設計了一種高效穩定的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑，在接近工業生產的條件下，該催化劑實現了CH4和CO的低選擇性，烴類產物中汽油餾分烴（C5-C11）的選擇性達到78%。汽油餾分主要為高辛烷值的異構烷烴和芳烴，基本滿足國V標準對苯、芳烴和烯烴的組成要求。該催化劑還具有較好的穩定性，可連續穩定運轉1000小時以上。對CO2直接轉化制取汽油的反應途徑研究表明，對多活性位結構及其親密性效應（proximity effect）的精準調控是實現CO2加氫制汽油的關鍵。該技術不僅為CO2加氫制液體燃料的研究拓展了新思路，還為間歇性可再生能源（風能、太陽能、水能等）的利用提供了新途徑。
上述研究工作得到國家自然科學基金和所“百人計劃”等項目的資助。
大連化物所二氧化碳催化轉化研究獲進展
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