二氧化碳340℃一步「變」汽油

二氧化碳轉化成的液體燃料看上去清澈透明。記者許琦敏攝

把生就一副惰性的溫室氣體二氧化碳直接變成汽油一樣的液體燃料？這可是化工業界花了二三十年，也沒實現的夢想。如今，這個夢想被來自中國科學院高等研究院和上海科技大學的專家實現了。北京時間6月12日23時，國際著名學術期刊《自然-化學》發表了這個既能減少二氧化碳排放，又能增加綠色能源的新成果。

二氧化碳是最主要的溫室氣體，我國是二氧化碳排放大國，正面臨嚴峻的減排壓力。可同時，二氧化碳也是自然界大量存在的「碳源」化合物，若能藉助清潔能源，比如太陽能、風能、核能等，從水中獲得廉價的氫氣，再讓二氧化碳與氫氣變成有用的化學品或燃料，則可同時得到「一石三鳥」的好處——解決大氣中二氧化碳濃度增加導致的環境問題，減少人類社會對化石燃料的過度依賴，同時這也為可再生能源的存儲提供一種途徑。

汽油和航空煤油等烴類化合物是重要的運輸燃料，在世界範圍內應用廣泛、具有很高的經濟價值。著名諾貝爾化學獎獲得者喬治·歐拉教授提出了「人工碳循環」的概念——若藉助替代能源，將二氧化碳直接轉化為液體燃料，可使整個碳循環更加有效。

然而，由於二氧化碳分子的化學惰性，讓它變成甲醇、甲烷、一氧化碳等小分子很容易，可要變成含有更高能量的高碳化合物，比如乙醇、汽油等，就非常困難。「如果耗費很多能量，才能把二氧化碳變汽油，就不值得了。」中科院高研院院長助理魏偉說，因為科學家已經成功通過三步化學反應，將二氧化碳變成汽油，可成本太高，根本不適合產業化。

在高研院對面的上海科技大學物質學院，有很多國際著名的材料學教授，他們在基礎研究領域有著強勁的科研實力。從催化劑原理研究入手，兩個科研機構的科學家組成了中科院低碳轉化科學與工程重點實驗室，通過多年攻關，終於找到了一種催化劑，可以讓二氧化碳變得活潑，樂於與同伴牽手，尤其是與氫原子牽手，變成與汽油主要成分相當的液體燃料。

完成這一高難度挑戰的，是高研院的孫予罕、鍾良樞和高鵬研究員團隊。他們做出了奇特的雙功能催化劑——先讓氧化銦表面的高度缺陷結構來讓二氧化碳變活潑，使它與氫原子牽手，再由分子篩讓碳原子一個個連接起來，得到人們需要的汽油分子。

在實驗室，記者看到了這種透明得像水一樣的液體燃料。「只需添加一定的輔助物質，使它滿足汽車發動機的性能要求，它就能當汽油用了。」魏偉說，由於找到了合適的催化劑，現在科學家可以在340℃的溫和條件下，讓二氧化碳和氫氣一步到位，變成汽油——選擇性超過80%，而產生甲烷等副產品不到1%，而以往同類技術所產生的甲烷超過10%。

目前，科學家已製備出了高機械強度的工業尺寸顆粒的催化劑，目前這套工藝已具備了示範應用的條件。由此，該工作也得到了雜誌審稿人的高度評價，被認為是二氧化碳轉化領域的一大突破，為二氧化碳轉化為化學品及燃料提供了重要平台。

來源：文匯報

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！