阿卜杜拉国王科技大学
KAUST的科学家已经开发出多功能催化剂，可以通过将捕获的二氧化碳转化为燃料来促进循环碳经济
信用:KAUST桑德拉·拉米雷斯·切尔布 将捕获的二氧化碳转化为燃料和其他有价值的碳氢化合物可以实现可持续的非化石燃料经济
KAUST已经开发了多功能催化剂，将捕获的二氧化碳(CO2)转化为燃料和其他有价值的石化产品，并致力于实现独立于传统化石燃料的可持续绿色经济
领导这项研究的豪尔赫·加斯康说，催化剂可以通过防止新的排放来帮助扭转不断增加的二氧化碳排放，而不需要对现有的基础设施进行彻底的改造
二氧化碳是全球变暖的一个关键因素，也可以作为有用碳氢化合物的原料
然而，它的高化学稳定性使得将它转化为更有用的东西变得非常具有挑战性
有几种策略可以利用传统的多相催化剂将CO2转化成各种烃
然而，这些催化剂根据目标应用调整产品分布的能力受到严重限制
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学生Abhay Dokania
Gascon的团队设计了一种方法，利用几种催化剂以协同一致的方式共同作用
该催化剂将金属基催化剂与酸性沸石(有序微孔催化材料)相结合，将二氧化碳直接转化为多种碳氢化合物，如轻质烯烃、芳烃和石蜡
生产甲醇的铟钴催化剂与催化甲醇转化为烃反应的锌改性沸石的混合物生成汽油级异链烷烃，如异丁烷和异辛烷，其选择性达到创纪录的85%
这些高辛烷值的碳氢化合物因其抗爆性能和燃料效率而受到追捧，但之前作为目标产品被忽视
高催化剂选择性与沸石孔结构和生产支链烃的倾向一致
“我们不是从零开始这个项目的，”研究工程师阿德里安·拉米雷斯·加利利说
“然而，我们非常惊讶地发现异链烷烃馏分具有如此高的选择性
前面还有工作要做，但我们相信我们走在正确的轨道上
" “通过详尽的光谱检测工作，研究小组揭示了沸石中不寻常的锌簇，这有助于确定反应过程中每种催化剂组分的精确作用，从而优化催化剂，”多卡尼亚说
丙烷是一种市场份额不断增长的重要商品，但它的二氧化碳生产却被忽视了
KAUST的研究人员与一组领先的欧洲大学一起，使用钯锌基催化剂合成了丙烷，该催化剂形成甲醇和对三碳化合物具有高选择性的沸石
催化系统显示出对丙烷的选择性超过50%，二氧化碳转化率接近40%，一氧化碳选择性仅为25%
拉米雷斯说:“我们将这些结果归因于催化剂组分之间的密切接触。”
这改变了总的CO2/甲醇/一氧化碳平衡，使转化的CO2量最大化，同时使生成的一氧化碳量最小化
钯组分还将石蜡选择性提高到99
9%
多功能催化剂有望加强对碳氢化合物产品范围的控制，并产生通常无法获得的石化产品
然而，性能的进一步提高取决于能够更好地理解化学作用，特别是沸石在整个反应机理中的作用
研究人员将一种铁基加氢催化剂与八种不同的沸石相结合，并确定了沸石捕获的有机化合物，以揭示沸石的反应性
尽管反应机制复杂，但研究小组根据选择性将所有沸石分为四个不同的组:两个组形成轻烯烃和长烯属烃，两个组产生链烷烃和芳香族化合物
拉米雷斯说:“因此，从二氧化碳中选择特定的产品就像在多功能系统中选择合适的沸石一样容易。”
研究人员现在正在优化他们的多功能催化剂，以更接近循环碳经济，这是KAUST采取的一项举措，旨在支持碳排放的减少、再利用、回收和去除
“我们生产的碳氢化合物属于汽油燃料范围，但在投入使用前需要进行大量的额外加工
因此，我们的下一步是应用我们所学的知识，从二氧化碳中直接生产嵌入式燃料，无需任何额外的处理就可以使用，”多卡尼亚说
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