中科院大连化物所在CO2催化转化领域取得重要突破

中科院大连化物所在CO2催化转化领域取得重要突破

近日，中国科学院大连化学物理研究所（低碳院）在二氧化碳催化转化领域取得重要突破。研究团队成功开发了一种新型铁基双功能催化剂，实现了二氧化碳加氢高选择性合成烯烃，相关成果发表在催化领域顶级期刊《ACS Catalysis》。

8月6日，低碳院煤基化学品技术研究中心和煤间接液化技术研究中心合作在二氧化碳催化转化领域取得重要研究进展，研究团队成功开发了高结构强度和高导热性的自支撑型铁基双功能催化剂，实现二氧化碳加氢高选择性合成烯烃，烯烃单程收率为目前公开报道的最高水平。相关成果以“Stable Three-dimensional Macroporous Iron-foam Catalyst for Direct Conversion of CO2 to Olefins”为题，发表在SCI化学领域一区TOP期刊《ACS Catalysis》（影响因子11.3）。

图为低碳院在CO2催化转化领域的成果发表在催化国际权威期刊《ACS Catalysis》

二氧化碳的高效转化利用对缓解能源危机以及实现“碳中和”目标具有重要的战略意义。其中，耦合可再生绿氢与二氧化碳催化转化，可实现绿色甲醇、绿色航煤等绿色燃料和烯烃等高附加值化学品的可持续生产。低碳院研究团队在前期工作中基于改进的沉淀法工艺，合成出高效协同的FexC-FexOy-M催化剂，实现了一步法二氧化碳加氢制线性α-烯烃；先后完成了公斤级催化剂放大验证和长周期（>1000 小时）稳定性考察，并基于多种原位表征技术解析了催化剂活性相结构和动态变化机制。

为了进一步提高烯烃产品的选择性，并解决催化剂结构强度和床层热点问题，研究团队以高强度和高导热性能的金属态泡沫铁为载体，设计合成了高结构强度和高导热性的自支撑型铁基双功能催化剂。丰富的双活性位点界面结构有效强化了反应原位耦合，抑制了一氧化碳副产物选择性和提高C4+烯烃产物的生成。结合先进表征方法，研究团队与北京化工大学和中国科学院山西煤化所相关团队合作，系统解析了催化剂构效关系和反应网络机理。

本研究为二氧化碳高效转化利用提供了一种有潜力的技术路线，解决了二氧化碳加氢合成烃类由实验室迈向工业放大过程中面临的催化剂结构强度和床层传热等工程难题。研究团队围绕该技术已申请相关专利6项，该工作得到低碳院自有资金项目和国家自然科学基金等项目的资助。低碳院煤基化学品技术研究中心将进一步加强绿色燃料和高值化学品合成的技术开发，为集团公司在绿色清洁燃料领域业务拓展和落实“双碳”目标提供科技支撑，为集团公司全面建设世界一流清洁低碳能源科技领军企业贡献科技力量。