江南大學(xué)5月17日消息,，該校劉小浩教授團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳一步100%選擇性轉(zhuǎn)化為乙醇,，取得重磅突破。

乙醇，俗稱“酒精”,，既是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品,，又與人們的日常生活息息相關(guān)，可用于制造飲料,、消毒劑,、車用燃料。同時(shí),，乙醇還可以轉(zhuǎn)化為乙烯和下游高價(jià)值化工產(chǎn)品,。在乙醇制備方面，工業(yè)上一般采用糧食發(fā)酵法和煤基乙醇技術(shù),。糧食發(fā)酵法制備乙醇不可避免出現(xiàn)“與人爭糧”的局面，煤基乙醇工藝路線復(fù)雜,、且制造乙醇過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳,。

“利用二氧化碳作為碳源一步直接合成更高價(jià)值的乙醇，不僅可以避免消耗糧食和煤炭資源,，還能降低二氧化碳排放,。這一技術(shù)難題的解決將為二氧化碳大規(guī)模高值利用提供巨大機(jī)遇?！眲⑿『票硎?。

近年來，科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了多種途徑將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙醇,，比如光催化,、電催化、以及間歇釜熱催化,。相較于上述技術(shù)途徑,，在連續(xù)流固定床反應(yīng)器中,，由于便捷的物質(zhì)流和能量流管理，更容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,。劉小浩進(jìn)一步解釋,，但目前的技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)可控精準(zhǔn)增碳定向生成乙醇，易產(chǎn)生大量低價(jià)值的副產(chǎn)物,。

此次,，研究人員創(chuàng)新性地采用“結(jié)構(gòu)封裝法”精準(zhǔn)構(gòu)筑“雙鈀催化位點(diǎn)”-納米“蓄水”膜反應(yīng)器，合成的催化劑結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)膠囊,，膠囊內(nèi)部封裝了二氧化鈰載體分散的雙鈀催化劑,。膠囊的殼層具有高選擇性，疏水修飾后,，保證內(nèi)部生成的水富集而產(chǎn)物乙醇可以溢出,。其中的水環(huán)境可以穩(wěn)定雙鈀活性位點(diǎn)，該催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)溫和條件下（3 MPa,，240 ℃）二氧化碳近100%選擇性高效穩(wěn)定轉(zhuǎn)化為乙醇,。

劉小浩介紹，以往研究中采用的各種熱催化轉(zhuǎn)化催化劑,，特別是在連續(xù)流反應(yīng)器中,，無法實(shí)現(xiàn)有效的增碳合成單一高碳產(chǎn)物，主要是無法實(shí)現(xiàn)中間物種的定向轉(zhuǎn)化和碳鏈增長的精確可控,?！氨敬窝芯炕谖覀儓F(tuán)隊(duì)在前期對(duì)鈀-二氧化鈰體系在二氧化碳加氫反應(yīng)中的研究（包括氧空位、活性中心構(gòu)型,、反應(yīng)裝置類型等）,，構(gòu)筑的“雙鈀活性位點(diǎn)”具有獨(dú)特的幾何和電子結(jié)構(gòu)，其鄰近的鈀位點(diǎn)和富電子特性有利于促進(jìn)中間物種碳-氧鍵解離和隨后的碳-碳偶聯(lián),，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳加氫定向生成單一高價(jià)值產(chǎn)物乙醇,。”

“催化劑合成工藝和催化反應(yīng)路線簡單,，有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景,，我們未來將繼續(xù)推進(jìn)催化劑在實(shí)際應(yīng)用過程的工業(yè)化放大以及與碳捕集和綠氫生產(chǎn)耦合實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源的高價(jià)值利用?！眲⑿『普f,。