記者15日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校曾杰教授研究團隊開(kāi)發(fā)出一種銅—碳化鐵界面型催化劑，實(shí)現了常壓條件下二氧化碳加氫高選擇性制備長(cháng)鏈烯烴。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。
長(cháng)鏈烯烴在精細化工領(lǐng)域具有廣泛應用。目前，工業(yè)合成長(cháng)鏈烯烴的普遍方法是基于乙烯的齊聚反應，而乙烯主要來(lái)自石油資源。與之相比，利用可再生能源電解水制氫，再與二氧化碳反應直接制備長(cháng)鏈烯烴，則會(huì )產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。
過(guò)往的研究表明，二氧化碳加氫制備長(cháng)鏈烯烴要經(jīng)歷三個(gè)步驟：第一步是二氧化碳加氫到一氧化碳，第二步是一氧化碳加氫到甲基和亞甲基，第三步甲基和亞甲基在催化劑表面聚合得到長(cháng)鏈化合物，包括烯烴。“難點(diǎn)就在于第三步，甲基和亞甲基的聚合需要足夠高的壓力，在常壓條件下無(wú)法產(chǎn)生足夠多的甲基和亞甲基，從而難以聚合形成長(cháng)鏈產(chǎn)物。”曾杰教授表示，找到一條不依賴(lài)于甲基和亞甲基聚合且能夠在常壓下進(jìn)行碳鏈增長(cháng)的反應路徑，成為實(shí)現常壓下二氧化碳制長(cháng)鏈烯烴的關(guān)鍵。
為此，曾杰團隊開(kāi)發(fā)出銅—碳化鐵界面型催化劑。研究發(fā)現，銅具備一氧化碳的非解離吸附能力，碳化鐵能催化生成甲基和亞甲基。在銅和碳化鐵的界面處，銅位點(diǎn)吸附的一氧化碳插入到甲基和亞甲基的端基，然后加氫脫水形成新的甲基和亞甲基單元，如此循環(huán)往復使碳鏈增長(cháng)，最后脫附形成長(cháng)鏈烯烴。
正是由于這種特殊的碳鏈增長(cháng)方式，使得該催化劑在常壓條件下對長(cháng)鏈烯烴的選擇性高達66.9%，跟目前文獻報道的在高壓反應條件下的世界紀錄值(66.8%)相當。
審稿人評價(jià)該成果：能在常壓下實(shí)現二氧化碳加氫制備長(cháng)鏈烯烴極具挑戰且很有新意。這項工作為開(kāi)發(fā)二氧化碳的高值利用技術(shù)提供了一種新方案。(記者 吳長(cháng)鋒)
