近日,我组碳资源小分子与氢能利用研究组(DNL19T3)孙剑博士和葛庆杰研究员带领的研究团队在CO2催化转化领域取得新进展,通过设计一种全新的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,首次实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。该工作被审稿人评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。相关研究成果发表在Nature Communications (DOI: 10.1038/ncomms15174)上。论文第一作者是博士生位健。
近年来,随着化石能源的大量消耗,温室气体CO2的排放量急剧增加,引起全球气候变暖等日益严峻的环境问题。汽油作为重要的燃料,用途广泛,容易存储运输,能量密度大。如果能以CO2作为原料生产汽油,将是一种潜在的替代化石燃料的清洁能源策略,不仅可实现CO2减排,同时可减轻对化石能源的依赖。然而,二氧化碳的活化与选择性转化是世界性的难题,制备高选择性、高稳定性的催化剂面临巨大挑战。
该研究团队长期致力于碳资源小分子中合成气及CO2 的催化转化研究(Fuel, 2011, 90, 2051-2054; Fuel, 2014, 134, 11-16; Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 4786-4793),在多功能催化剂设计方面积累了丰富经验。本工作中,研究人员巧妙地设计了一种高效稳定的Na–Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,通过多活性位的协同催化作用,实现了CO2高效转化制取高辛烷值汽油。在接近工业生产的条件下,该催化剂实现了低CH4和CO选择性,烃类产物中汽油馏分烃(C5–C11)的选择性高达78%,远超文献报道结果(