眾所周知，二氧化碳是造成溫室效應的重要因素，將二氧化碳轉化為如甲醇等大宗化工產(chǎn)品或液態(tài)燃料，是最有效的減排方式之一。記者從昆明理工大學(xué)和大理大學(xué)獲悉，我國科學(xué)家最近聯(lián)合國外團隊，在這一領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，并形成了二氧化碳加氫制甲醇的新機制?！都毎返氖讉€(gè)化學(xué)類(lèi)姐妹刊《化學(xué)》11月26日發(fā)表了這一最新成果。
此前，盡管?chē)H學(xué)術(shù)界對二氧化碳加氫產(chǎn)出甲醇的反應作了大量研究，但對這個(gè)過(guò)程的催化機理仍未有全面認識。水是二氧化碳加氫制甲醇最重要的副產(chǎn)物之一，對二氧化碳轉化率和甲醇選擇性都至關(guān)重要。然而，水在二氧化碳轉化機理方面的作用一直處于推測階段。
大理大學(xué)校長(cháng)、昆明理工大學(xué)省部共建復雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任王華教授，與昆明理工大學(xué)李孔齋教授、哥倫比亞大學(xué)陳經(jīng)廣教授等人合作，采用原位紅外和瞬態(tài)同位素示蹤實(shí)驗，研究了在銅-氧化鋅-二氧化鋯催化劑上，二氧化碳加氫制甲醇過(guò)程中水的作用機制。研究表明，水與甲氧基的水解反應是甲醇生成的最后一步，而非通常認為的甲氧基繼續加氫反應;他們還發(fā)現了解離脫附水是與甲氧基反應生成甲醇的活性物種，催化劑的三維有序大孔結構，可有效促進(jìn)水在催化劑顆粒間的擴散速率，從而獲得高的甲醇選擇性。此外，在反應氣中加入少量的水能夠提升甲醇產(chǎn)率。
王華教授團隊長(cháng)期從事冶金節能減排方面的研究。他向科技日報記者介紹，高爐煤氣是鋼鐵工業(yè)中最主要的二氧化碳排放源，而甲醇是一種重要的化學(xué)和能量載體，將二氧化碳轉化為甲醇，不僅可以減少二氧化碳排放，也有望替代化學(xué)工業(yè)中甲醇合成的傳統工藝。然而，高爐煤氣排放的煙氣中一氧化碳與二氧化碳共存，盡管一氧化碳催化加氫工藝較為成熟，但分離提純能耗較高?；诖?，研究團隊提出了“一氧化碳-二氧化碳共氫化”?制甲醇的方法。經(jīng)過(guò)近10年的創(chuàng )新，他們構建了系列雙活性位高效催化劑，并進(jìn)行了每天10千克甲醇產(chǎn)量的擴試試驗，設計了年產(chǎn)1000噸甲醇的高爐煤氣制甲醇生產(chǎn)線(xiàn)。
此項成果可以對冶金工業(yè)二氧化碳減排與資源化利用有重要意義。此外，他們還提出利用?“太陽(yáng)燃料”的設想。這一設想中，將由燃料產(chǎn)生的二氧化碳與來(lái)自可再生能源的氫氣通過(guò)加氫反應生成甲醇，這或將影響未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
