我国科学家实现二氧化碳常压加氢制长链烯烃

记者15日从中国科学技术大学获悉，曾杰教授研究团队开发出一种铜铁碳化物界面催化剂，在常压下实现了二氧化碳加氢生成长链烯烃的高选择性。相关成果近日发表在国际学术期刊《自然通讯》上。

长链烯烃广泛应用于精细化工领域。目前工业合成长链烯烃的常用方法是以乙烯齐聚为基础，乙烯主要来源于石油资源。相比之下，利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接生成长链烯烃，将产生巨大的环境效益。

以往的研究表明，二氧化碳加氢制备长链烯烃涉及三个步骤：第一步是二氧化碳加氢生成一氧化碳，第二步是一氧化碳加氢生成甲基和亚甲基，第三步是甲基和亚甲基在催化剂表面聚合得到长链化合物，包括烯烃。“难点在于第三步。甲基和亚甲基的聚合需要足够高的压力，常压下无法产生足够的甲基和亚甲基，所以很难聚合形成长链产物。”曾杰教授表示，找到一条不依赖于甲基和亚甲基聚合，能在常压下进行碳链增长的反应路径，是实现二氧化碳常压下生产长链烯烃的关键。

因此，曾杰团队开发了一种铜铁碳化物界面催化剂。发现铜具有非解离吸附一氧化碳的能力，碳化铁能催化甲基和亚甲基。在铜和碳化铁的界面上，吸附在铜位的一氧化碳被插入甲基和亚甲基的端基，然后被氢化脱水形成新的甲基和亚甲基单元。这个循环使碳链不断增长，最后脱附形成长链烯烃。

由于这种特殊的碳链生长方式，该催化剂在常压下对长链烯烃的选择性高达66.9%，与目前文献报道的高压反应条件下的世界纪录值(66.8%)相当。

评论者评价这一成果：在常压下实现二氧化碳加氢制备长链烯烃，极具挑战性和创新性。这项工作为开发二氧化碳高值化利用技术提供了新的方案。