據油價(jià)網(wǎng)報道，愛(ài)荷華州立大學(xué)艾姆斯國家實(shí)驗室日前宣布了一種新型混合催化劑，可以在一個(gè)罐子里將二氧化碳轉化為乙烯。這種新型混合催化劑是由來(lái)自艾姆斯國家實(shí)驗室、愛(ài)荷華州立大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)的。這種催化劑通過(guò)將二氧化碳回收作為高效乙烯生產(chǎn)的原料，支持世界凈零排放碳倡議。
這個(gè)團隊的報告論文日前已經(jīng)發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì )雜志》上。
乙烯是一種作為大宗商品的化學(xué)制品，用于制造從塑料到防凍劑的各種產(chǎn)品。乙烯的大規模生產(chǎn)是能源密集型的，嚴重依賴(lài)化石資源。二氧化碳電催化制乙烯是一種很有前途的方法。這種新型混合催化劑只由地球上儲量豐富的材料組成，如鎳和銅，它們的化學(xué)反應所需的能量更少。
艾姆斯國家實(shí)驗室的科學(xué)家齊龍(音譯)解釋了新型混合催化劑的工作原理。
原子分散的鎳錨定在氮組裝碳(NAC)上，在低電壓和大電流下催化二氧化碳生成一氧化碳。這種新型混合催化劑在寬電壓范圍內有效，在更高電流下的有效性意味著(zhù)更高的一氧化碳生產(chǎn)速率。
齊龍指出：“由于這種新型混合催化劑在非常寬的電壓范圍內保持活性，因此很容易與第二種催化劑耦合。所以我們使用第二種催化劑，這是一種銅納米線(xiàn)，通過(guò)結合這兩種催化劑，我們有一個(gè)非常具選擇性的過(guò)程，在一個(gè)罐子里從二氧化碳到乙烯的效率高達60%。”
催化劑的另一個(gè)重要方面是它的結構。艾姆斯國家實(shí)驗室科學(xué)家、愛(ài)荷華州立大學(xué)教授黃文宇(音譯)指出，這種新型混合催化劑的多孔結構增強了其有效性。他說(shuō)：“我們的催化劑具有有序的介孔結構，有利于傳質(zhì)。因為它是高度多孔的，你有一個(gè)非常大的表面積來(lái)暴露大量的鎳的活性位點(diǎn)，這使得我們的催化劑在將二氧化碳轉化為一氧化碳方面非常有效。”
黃文宇說(shuō)，這項研究最令人興奮的方面是團隊如何結合兩種催化劑來(lái)簡(jiǎn)化過(guò)程。他說(shuō)：“我們基本上把兩種最好的催化劑單獨結合在一起，它們一起工作，所以我們可以在一個(gè)系統中把二氧化碳連接到一氧化碳以及把一氧化碳連接到乙烯的反應。”
齊龍強調了使用二氧化碳作為這種反應的原料的重要性，因為它解決了全球減少二氧化碳排放到大氣中的需求。他解釋說(shuō)，這個(gè)過(guò)程可以使用從化學(xué)或工業(yè)過(guò)程中回收的二氧化碳，或者從空氣捕獲中回收的二氧化碳。齊龍說(shuō)：“我們可以在沒(méi)有任何貴金屬的情況下做到這一點(diǎn)，只需鎳、銅、碳和氮，就可以實(shí)現大規模的工業(yè)應用。”“此外，我們可能不再使用化石燃料來(lái)生產(chǎn)乙烯。”
看起來(lái)總有一天二氧化碳供應會(huì )出現競爭。這是另一個(gè)利用二氧化碳的突破性技術(shù)。早在去年12月，就有一篇關(guān)于廢氣捕集器用來(lái)制造乙烯的報道。
新聞稿中缺少的是氫氣的來(lái)源。這篇論文的摘要提供了催化劑在堿性流動(dòng)池中運行，這可能需要補水。
但如上所述，乙烯是一種作為大宗商品的化學(xué)制品，幾乎在任何地方都有成千上萬(wàn)噸的用量。然而，多樣化的供應看起來(lái)是一件好事。就目前而言，乙烯既不短缺，也不特別昂貴?？纯词裁床攀钦嬲哂薪?jīng)濟競爭力并獲得一些市場(chǎng)份額的產(chǎn)品，將是一件很有趣的事情。
