大化所二氧化碳加氫制低碳烯烴取得新進展

　　我所李燦院士，李澤龍博士等人在CO2催化加氫制備低碳烯烴方面取得新進展：實現了串聯式催化劑體系上直接將CO2高選擇性的轉化為低碳烯烴。近日，該研究成果在ACS Catalysis (ACS Catal. 2017, 7, 8544-8548)上發表。

　　李燦團隊長期致力于太陽能光催化、光電催化、電催化分解水制氫和CO2轉化工作。利用清潔能源制H2和CO2加氫直接轉化為低碳烯烴，是將溫室氣體CO2資源化利用的一條重要途徑。低碳烯烴（乙烯、丙烯、丁烯）是有機材料合成的最重要和最基本的化工原料。傳統的合成方法主要是石腦油的裂解和煤經甲醇制備，均需要依賴化石資源（石油和煤）。因此，利用CO2轉化為具有高附加值的低碳烯烴，既可以實現CO2碳資源化利用，又可以起到減排CO2作用，具有重要的戰略意義。然而，CO2在熱力學上是比較惰性的分子，實現CO2的活化和高選擇性的轉化存在較大的困難和挑戰。

　　本工作中，李燦研究團隊構建了ZnZrO固溶體氧化物/Zn改性SAPO分子篩串聯催化劑(tandem catalysts)。該催化劑（ZnZrO/SAPO）在接近工業生產的反應條件下，烴類中低碳烯烴的選擇性達到80-90%，并且具有較好的穩定性和抗硫中毒性能。實現CO2高效轉化為低碳烯烴的關鍵是串聯催化劑體系的構建。該團隊發現在ZnZrO固溶體氧化物上CO2加氫可高選擇性的合成甲醇（該工作近期在Science Advances上發表），在此基礎上將ZnZrO固溶體氧化物與SAPO催化劑串聯實現CO2直接加氫制備低碳烯烴。紅外光譜和同位素實驗表明CO2和H2在ZnZrO固溶體氧化物上被活化生成CHxO中間物種，中間物種從ZnZrO表面遷移到分子篩孔道中，進而完成碳碳鍵的生成。串聯催化劑之間的協同機制以及關鍵中間物種CHxO的表面遷移實現了CO2加氫直接到低碳烯烴反應在熱力學和動力學上的耦合。該技術的實現為CO2轉化拓展了新的思路，同時也為低碳烯烴的合成開辟了新的路徑。

　　該工作得到了中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、大連化物所甲醇轉化與煤代油新技術基礎研究專項以及博士后相關基金的資助。