二氧化碳可變汽油

近日，中科院低碳轉(zhuǎn)化科學與工程重點實驗室暨上海高研院，上?？萍即髮W低碳能源聯(lián)合實驗室在二氧化碳（CO2）利用領域取得重大進展，創(chuàng)造性地采用氧化銦/分子篩雙功能催化劑，實現(xiàn)了CO2一步轉(zhuǎn)化高選擇性得到液體燃料（汽油等高碳烴類化合物）。

該研究成果于近日在《自然-化學》雜志上在線發(fā)表，并已申報中國發(fā)明專利和國際PCT專利。由于能源需求的日益增長，化石燃料的消耗與CO2排放總量快速上升，而替代能源（太陽能、風能等）大規(guī)模使用卻受限于其固有的間歇性、波動性與隨機性。

汽油和航空煤油等烴類化合物是重要的液體運輸燃料，在世界范圍內(nèi)應用廣泛、具有很高的經(jīng)濟價值。諾貝爾化學獎獲得者奧拉教授提出了“人工碳循環(huán)”的概念，如果借助替代能源將CO2直接轉(zhuǎn)化為液體燃料，可使得整個碳循環(huán)有效。

因此，科學家們借助可再生能源電解水制得的氫氣，將CO2轉(zhuǎn)化為有用的化學品或燃料，可一舉三得——幫助解決大氣中CO2濃度增加導致的環(huán)境問題、化石燃料的過度依賴以及可再生能源的存儲問題。

目前，CO2資源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷等簡單碳一（C1）分子化合物的合成，由于CO2分子的化學惰性以及C–C鍵形成的動力學障礙，將其轉(zhuǎn)化為含有兩個碳原子及以上的產(chǎn)物，仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。

長期以來，由于缺乏有效的催化劑體系，將CO2直接合成高碳烴類化合物的研究較少?，F(xiàn)有的CO2合成高碳烴類化合物的研究主要圍繞改性的鐵基費托催化劑，副產(chǎn)物甲烷通常大于6%。

中科院低碳轉(zhuǎn)化科學與工程重點實驗室將C=O鍵活化與C–C鍵偶聯(lián)功能有效耦合在一起，成功設計出了In2O3/HZSM-5雙功能催化劑，在CO2高選擇性轉(zhuǎn)化為高碳烴方面取得突破。

烴類產(chǎn)物中，汽油烴類組分（C5至C11）的選擇性高達近80%，而CH4小于1%。此外，研發(fā)團隊已完成了催化劑制備放大并得到高機械強度的工業(yè)尺寸顆粒催化劑，在工業(yè)條件下該催化劑體系具備了示范應用的條件。

除了汽油烴類組分，通過調(diào)控該催化劑體系的分子篩孔徑，還可以高選擇性地將CO2直接轉(zhuǎn)化為液化石油氣乃至柴油。

該工作得到了《自然-化學》審稿人的高度評價，被認為是CO2轉(zhuǎn)化領域的一大突破，為CO2轉(zhuǎn)化為化學品及燃料提供了重要的平臺。