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過國忠 柳鑫 通訊員 李佳敏 張青
筆者16日從江南大學獲悉，該校化學與材料工程學院劉小浩教授團隊經過持續5年攻關，通過采用結構封裝法，構筑雙鈀位點-納米“蓄水”膜反應器，在國際上首次實現了二氧化碳在溫和條件下連續流一步近100%轉化為乙醇，相關研究成果發表于《美國化學會·催化》。
乙醇，俗稱“酒精”，既是重要的基礎化學品，又與人們的日常生活息息相關，廣泛應用于制造飲料、消毒劑、車用燃料等，并可轉化為乙烯和下游高價值化工產品。劉小浩介紹，目前，在乙醇制備方面，工業上一般采用糧食發酵法和煤基乙醇技術。糧食發酵法制備乙醇不可避免出現“與人爭糧”的局面，而煤基乙醇工藝路線復雜，且制造過程中產生大量的二氧化碳。近年來，國際上雖已開發出多種途徑將二氧化碳轉化為乙醇，但在連續流固定床反應器中制備乙醇，由于其便捷的物質流和能量流管理，更容易實現工業應用。
該科研團隊創新性地采用“結構封裝法”精準構筑“雙鈀催化位點”-納米“蓄水”膜反應器，合成的催化劑結構類似于一個膠囊，其膠囊內部封裝了二氧化鈰載體分散的雙鈀催化劑。劉小浩介紹，膠囊的殼層具有高選擇性，疏水修飾后，保證內部生成的水富集而產物乙醇可以溢出。其中的水環境可以穩定雙鈀活性位點，該催化劑能夠實現溫和條件下（3MPa，240℃）二氧化碳近100%選擇性高效穩定轉化為乙醇。
值得一提的是，該科研團隊基于前期研究基礎，構筑的“雙鈀活性位點”具有獨特的幾何和電子結構，其鄰近的鈀位點和富電子特性有利于促進中間物種碳-氧鍵解離和隨后的碳-碳偶聯，從而實現二氧化碳加氫定向生成單一高價值產物乙醇。
“催化劑合成工藝和催化反應路線簡單，有大規模工業化應用前景，我們未來將圍繞綠色、低碳、環保、高效，繼續推進催化劑在實際應用過程的工業化放大以及與碳捕集和綠氫生產耦合實現二氧化碳資源的高價值利用。”劉小浩表示。
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