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CO2高值化利用:CO2加氢制甲醇催化剂研究进展

2021-03-08徐敏杰朱明辉陈天元徐晶杨子旭韩一帆

化工进展 2021年2期
关键词:改性催化剂

徐敏杰,朱明辉,陈天元,徐晶,杨子旭,韩一帆,2

(1 化学工程联合国家重点实验室,华东理工大学,上海200237;2 先进功能材料制造教育部工程中心,郑州大学,河南郑州450001)

自工业革命开始以来,人类蓬勃发展的生产力伴随着不断增长的能源需求,化石燃料燃烧过量排放导致空气中的二氧化碳(CO2)浓度连年攀升,引发了全球变暖、海水酸化、土地沙漠化等一系列环境问题。为了降低大气中CO2含量,改善温室效应,人们提出了碳捕获利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)策略,该策略的核心思想是将生产过程中排放的CO2进行利用,以减少碳循环中新增的CO2排放。该策略中的最优方案不是简单地封存CO2,而是将CO2资源化、能源化,同时能产生经济效益[1-2]。

甲醇是重要的化工原料,广泛用于有机合成、农药、医药、涂料、汽车和国防等工业中,同时甲醇也是重要的能源物质,可发展替代传统化石燃料[3-4]。目前工业上合成甲醇仍旧依赖化石燃料,主要采用合成气催化转化路线,以煤炭经过气化后通过合成气(CO+H2)制备甲醇。CO2加氢制甲醇,指通过电解水、光解水等可再生途径产生的氢气(H2)以及炼焦工业副产氢,在一定温度、压力下,将CO2催化还原生成甲醇,是一项十分具有应用前景的CCUS技术[5-6]。

因此,开发CO2加氢制甲醇技术既能解决温室效应等环境问题,又能有效提高资源的利用率。本文对CO2加氢制甲醇的热力学分析、反应机理研究与催化剂结构表征方法进行了综述,重点介绍了近年来对铟基催化剂的研究进展,并对未来发展方向进行了展望。……

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