全新催化剂让二氧化碳合成对二甲苯
记者6月13日获悉，安徽工业大学等单位的科研人员，研发出一种全新催化剂，成功以二氧化碳和氢气为原料直接合成对二甲苯，并且打破了该类催化剂单次生产效率的世界纪录。相关研究成果近日在线发表于化学领域顶级期刊《美国化学会志》。
对二甲苯常被称为PX，是一种生产化工产品的关键原料，喝水用的塑料瓶、穿的涤纶衣都由它制成。我国每年需要的PX数量巨大，超过3000万吨。目前工业上主要靠加工重质石油来生产PX，但这个方法能耗大、排放高，每生产1吨PX，大约要消耗4吨石油，排放出约3吨二氧化碳。
近年来，科学界一直致力于找到一条更绿色、更有潜力的合成PX的新路子。“用可再生能源电力制取氢气，然后用氢气和二氧化碳反应，直接制造PX，是一条不错的路。这不仅能实现二氧化碳的资源化利用，还能为传统高能耗、高排放的生产工艺提供替代方案。”论文通讯作者、安徽工业大学教授曾杰说。
在这项最新研究中，科研人员研发出了一种新型“金属氧化物—分子筛”复合催化剂。这种催化剂就像一条高效的流水线，主要由两个部分协同工作。第一部分是金属氧化物，它的任务是让二氧化碳和氢气反应，转化成简单的小分子烯烃，这些小分子烯烃就像是搭建PX的基础“小积木”。第二部分是分子筛，它负责接收这些“小积木”，并把它们拼接起来，最终生成我们需要的PX产品。
为了让最终产品含有更少的“杂质”，科研人员对分子筛部分进行了非常精妙的“胶囊化”设计。得益于这种独特巧妙的设计，科研人员把PX的生产效率提升到了一个前所未有的高度。实验数据显示，使用1千克的这种催化剂持续工作一天，就能生产出超过1千克的PX，效率水平大幅超越了之前所有公开报道的同类技术。
对此，曾杰表示，这项研究提出的复合催化剂设计思路具有通用性，未来有望应用于其他利用二氧化碳和氢气制造高价值化工产品的反应体系中，进而实现化工产品的“定制”生产。（记者陆成宽）