二氧化碳低溫高效加氫制甲醇獲突破

    如何高效轉(zhuǎn)化利用CO₂是能源化工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近日，中科院大連化學(xué)物理研究所研究員鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)與廈門(mén)大學(xué)教授王野團(tuán)隊(duì)合作，在CO₂催化加氫制甲醇研究中取得重要進(jìn)展。

   研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)近6年，首次利用富含硫空位的少層二硫化鉬(MoS₂)催化劑實(shí)現(xiàn)了低溫、高效、長(zhǎng)壽命催化CO₂加氫制甲醇。MoS₂催化劑的活性與選擇性均優(yōu)于此前報(bào)道的金屬氧化物催化劑，并顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)低能耗、高效率的CO₂轉(zhuǎn)化利用開(kāi)辟了新途徑。

   與基于可再生能源的綠氫(H₂)反應(yīng)制備甲醇是CO₂變廢為寶的重要途徑之一。但傳統(tǒng)的金屬氧化物催化劑需要300℃以上的反應(yīng)溫度，還伴隨嚴(yán)重的逆水煤氣變換反應(yīng)，產(chǎn)生大量副產(chǎn)物CO。CO₂低溫高效加氫制甲醇亟需尋求新的催化劑體系。

   研究人員開(kāi)發(fā)出具有豐富硫空位的少層MoS₂。經(jīng)評(píng)價(jià)，該MoS₂催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)低溫甚至室溫下CO₂和H₂的直接活化并解離，并有效抑制甲醇的過(guò)度加氫。原位表征與理論計(jì)算研究結(jié)果顯示，MoS₂面內(nèi)硫原子空位是催化CO₂高選擇性加氫到甲醇的活性中心。

    在實(shí)驗(yàn)室小試中，CO₂在180℃的單程轉(zhuǎn)化率達(dá)12.5%，甲醇選擇性達(dá)94.3%，優(yōu)于此前報(bào)道的金屬和金屬氧化物等傳統(tǒng)催化劑，且性能能夠穩(wěn)定維持3000小時(shí)而未見(jiàn)衰減，表現(xiàn)出優(yōu)異的工業(yè)應(yīng)用潛力。