溫室氣體二氧化碳(CO2)是諸多化學反應(yīng)的最終產(chǎn)物，其過量排放會加劇全球平均氣溫上升，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。如何高效轉(zhuǎn)化利用CO2是能源化工領(lǐng)域研究的熱點和難點。記者4月23日從中國科學院大連化物所獲悉，該所研究員鄧德會團隊與廈門大學教授王野團隊合作，在CO2催化加氫制甲醇研究中，首次利用富含硫空位的少層二硫化鉬(MoS2)催化劑，實現(xiàn)了低溫、高效、長壽命催化CO2加氫制甲醇。
該研究歷時近6年，其MoS2催化劑的活性與選擇性均顯著優(yōu)于金屬氧化物催化劑，顯示出優(yōu)異的穩(wěn)定性，為實現(xiàn)低能耗、高效率的CO2轉(zhuǎn)化利用開辟了新途徑。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然·催化》上，并以“不同尋常的空位催化”為題，刊發(fā)了專家評述文章，對該項研究給予高度評價。
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。通常，傳統(tǒng)的金屬氧化物催化劑需要300攝氏度以上的反應(yīng)溫度，同時常伴隨嚴重的逆水煤氣變換反應(yīng)，導致大量副產(chǎn)物——一氧化碳產(chǎn)生。
“在金屬氧化物催化劑中引入過渡金屬組分可以促進H2的活化從而降低反應(yīng)溫度，但容易導致CO2過度加氫產(chǎn)生甲烷，從而降低目標產(chǎn)物甲醇的選擇性。”大連化物所科研人員說，CO2低溫高效加氫制甲醇急需尋求新的催化劑體系。
值得一提的是，在實驗室小試中，CO2在180攝氏度下的單程轉(zhuǎn)化率可達12.5%，甲醇選擇性高達94.3%，顯著優(yōu)于此前報道的金屬和金屬氧化物等傳統(tǒng)催化劑，其性能也能穩(wěn)定維持3000小時而未見衰減，表現(xiàn)出優(yōu)異的工業(yè)應(yīng)用潛力。
德國卡爾斯魯厄理工學院教授Felix Studt表示，CO2高效轉(zhuǎn)化利用是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要一環(huán)，該研究揭示了二維MoS2的硫空位在催化反應(yīng)中的應(yīng)用潛力，為開發(fā)CO2加氫新型催化劑提供了新思路，有望為二氧化碳加氫制甲醇的工業(yè)應(yīng)用帶來巨大的效率提升。
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