催化技術助“碳”轉化

 

        CO2催化制甲烷催化劑

 

        CO2甲烷化催化劑主要分為貴金屬、非貴金屬和非金屬基3類。貴金屬催化劑主要包括Ru、Rh、Pt、Pd及Au等；非貴金屬催化劑主要包括Ni、Co、Fe等過渡金屬；非金屬基主要是胺基功能化石墨烯量子點。

 

        CO2催化制甲醇催化劑

 

        甲醇作為重要的化工原料，廣泛用于制造烯烴、汽油、生物柴油和燃料添加劑等，將CO2催化轉化為甲醇是非常重要的CO2再利用方法。目前應用最多的催化劑包括Cu基催化劑、貴金屬催化劑、In2O3基催化劑和新型異質結構催化劑。

 

        2018年，中國科學技術大學研究團隊發(fā)現(xiàn)一種新型鉑單原子催化劑，該新型催化劑可把二氧化碳這一溫室氣體高效轉化為清潔液體燃料——甲醇。借助科技手段將溫室氣體“變廢為寶”，不僅能緩解碳排放引發(fā)的溫室效應，還將成為理想的能源補充形式。

 

        CO2催化制甲酸催化劑

 

        甲酸是重要的化工原料，也是一種常用的液態(tài)儲氫原料，可以將氣態(tài)氫轉化為液態(tài)氫，便于儲存和運輸，實現(xiàn)能量循環(huán)。CO2經(jīng)催化轉化為甲酸是生產(chǎn)甲酸的重要反應路徑之一。反應最常用的催化劑類型是異質化分子催化劑、金屬納米催化劑或本體催化劑。

 

        CO2催化制一氧化碳催化劑

 

        一氧化碳是合成氣和各種煤氣的主要成分，并在冶金工業(yè)中用作還原劑，通過RWGS反應將CO2催化轉化為CO，是CO2加氫轉化最有前景的方法之一。

 

        CO2催化制低碳烯烴催化劑

 

        低碳烯烴由于具有不飽和配位鍵，是很多其他有機物的前驅物，是重要的化工原料，目前已知Fe、Co、Mo、Ru、Ni等組分對合成低碳烯烴具有較高的催化活性。

 

        CO2催化制芳香烴催化劑

 

        芳香烴尤其是苯、甲苯和二甲苯（BTX），是生產(chǎn)合成橡膠、尼龍、樹脂、香料和藥物最重要的基礎化學原料，CO2加氫合成芳香烴是一種非石油路線合成芳香烴的技術。

 

        CO2定向轉化為高附加值化工原料是實現(xiàn)“雙碳”目標的途徑之一。但CO2作為惰性氣體不易發(fā)生反應，常需采用催化劑降低反應能壘才能發(fā)生。盡管目前在新型催化劑的研究上取得了諸多進展，但距離大規(guī)模工業(yè)化仍有距離。因而在實現(xiàn)“雙碳”目標的背景下，開發(fā)高轉化率的新型CO2轉化催化劑仍將是未來研究的重點內容。