韓國開發(fā)新型銅基高效轉(zhuǎn)化催化劑
2018年07月27日 9:12 5047次瀏覽 來源: 中國有色金屬報(bào) 分類: 新材料前沿 作者: 羅曄
近年來,高附加值化石燃料生產(chǎn)和溫室氣體資源化技術(shù)備受關(guān)注。眾所周知,化石燃料會(huì)向大氣中排放大量溫室氣體,隨著濃度的持續(xù)增大,直接導(dǎo)致地球溫室效應(yīng)。根據(jù)2015年聯(lián)合國的新氣候變化協(xié)議,全球各國都在積極減少溫室氣體的排放,并致力于開發(fā)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)。
其中,二氧化碳的電化學(xué)轉(zhuǎn)化與光伏一類新再生能源技術(shù)進(jìn)行融合,如果將二氧化碳與水直接生產(chǎn)高附加值的化石燃料,不僅可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,還有助于減少二氧化碳排放,有望成為應(yīng)對氣候變化的核心技術(shù)。
近期,韓國科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)清潔能源研究中心的閔炳權(quán)(音譯)、黃潤政(音譯)博士研究團(tuán)隊(duì)在銅金屬箔片上采用簡單的陽極化方式,開發(fā)出可將二氧化碳選擇性轉(zhuǎn)化為乙烯的高耐用性催化劑。
KIST研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的銅基催化劑具有納米結(jié)構(gòu),可以同時(shí)提高生成乙烯的選擇性和穩(wěn)定性,溫室氣體也有望形成新的資源。
乙烯可用于制造聚乙烯這類塑料,此外,也是各種化工產(chǎn)品必須的化學(xué)原料。由于應(yīng)用廣闊,全球的市場規(guī)模每年可達(dá)14700萬噸(約1217億美元,2016年標(biāo)準(zhǔn)),是一種高附加值化工原料。
通過電化學(xué)方式將二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為乙烯,這項(xiàng)技術(shù)目前在全球處于初期階段,而相關(guān)高性能催化劑材料的開發(fā)也具有重要的意義。將二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙烯的反應(yīng)通常采用銅催化劑,不過,截至目前,在乙烯生成物的選擇性方面還有相當(dāng)?shù)木窒?,這歸咎于氫和甲烷等氣體副反應(yīng)物也會(huì)競相生成,由此抑制了乙烯的生成,因而迫切需要開發(fā)高效催化技術(shù)。
KIST研究團(tuán)隊(duì)將銅箔片采用簡單的電化學(xué)方法進(jìn)行氧化,合成了納米線結(jié)構(gòu)的銅氫氧化物,并將其作為二氧化碳還原催化電極使用。這種催化電極與現(xiàn)有的銅金屬箔片相比,乙烯生成選擇度可提高2倍以上,副反應(yīng)產(chǎn)生的甲烷生成選擇度僅相當(dāng)于30分之一,呈現(xiàn)出一定抑制作用。而且現(xiàn)有銅基催化劑的催化穩(wěn)定性僅能維持1-2小時(shí),但新催化劑的穩(wěn)定性則提高了20倍以上,有助于設(shè)計(jì)并開發(fā)高性能、高穩(wěn)定性的催化劑。
黃潤政博士表示,該項(xiàng)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是采用廉價(jià)的銅基催化劑,使用輕便,僅需要較短時(shí)間的電化學(xué)處理,就可以制造催化劑電極;今后有助于實(shí)現(xiàn)二氧化碳轉(zhuǎn)化為技術(shù)的商用化。
另一方面,此次研究獲得了韓國科學(xué)技術(shù)情報(bào)通信部應(yīng)對氣候變化技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目及KIST機(jī)構(gòu)項(xiàng)目的大力支持,研究成果刊登于《Journal of the American?Chemical Society》(美國化學(xué)協(xié)會(huì)期刊)。
責(zé)任編輯:陳巖
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