我所實現CO2加氫高選擇性制低碳烯烴

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近日，我所催化基礎國家重點實驗室、太陽能研究部李燦院士和王集杰研究員等在CO₂加氫制低碳烯烴方面取得新進展。團隊開發了ZnZrO_x/SSZ-13串聯催化劑，實現了CO₂到低碳烯烴的高選擇性生成，其低碳烯烴選擇性接近90%，其中丙烯選擇性達到52%。

李燦團隊長期致力于人工光合成相關研究，發展太陽能等可再生能源制備綠氫，進而將CO₂加氫轉化為甲醇（液態陽光）以及高附加值燃料或化學品，這是典型的人工光合成過程，也是實現碳中和目標的重要技術路徑。團隊先后發展了以ZnZrO_x為代表的一系列金屬氧化物固溶體催化劑（Sci Adv.，2017；ACS Catal.，2019；J Catal.，2021；J Catal.，2021；Chinese J. Catal.，2022），實現了CO₂高選擇性加氫制甲醇，并于2020年10月完成了全球首套千噸級液態陽光工業中試示范。此外，團隊還以金屬氧化物固溶體催化劑為基礎，發展了以ZnZrO為基礎的串聯催化劑用于CO₂加氫，實現了80%的低碳烯烴選擇性和70%的芳烴選擇性（ACS Catal.，2017；Joule，2018；Appl Catal A-Gen.，2023；Chem Comm.，2023）。

在前期工作的基礎上，團隊發展了ZnZrO_x/SSZ-13催化劑，進一步提高低碳烯烴選擇性和單一烯烴選擇性。in situ DRIFTS及動力學實驗表明，該催化劑實現了CO₂加氫與烯烴形成兩個反應在熱力學和動力學上的耦合，表明中間體的遷移拉動了反應正向進行，降低了反應的活化能。因此，在ZnZrO_x/SSZ-13催化劑上獲得低碳烯烴高選擇性。

相關研究成果以“Hydrogenation of CO₂ to Light Olefins over ZnZrO_x/SSZ-13”為題，于近日發表在《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上。該工作的第一作者是我所博士研究生陳思宇。上述工作得到了國家自然科學基金委、國家自然科學基金委“人工光合成”基礎科學中心項目、中國科學院A類先導專項“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”等項目的支持專項的支持。(文/圖?陳思宇)

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202316874