二氧化碳加氫直接生產烯烴、芳烴等研究取得新進展

CO2加氫直接轉化為烯烴、芳烴等高附加值產品，作為CO2減排的一條重要途徑受到重視。近來科研人員在該領域的研究已取得一些喜人的成果。

中科院大連化物所李燦院士團隊在CO2催化加氫制備芳烴研究方面取得新進展，通過串聯式催化劑體系直接將CO2高選擇性的轉化為芳烴（https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.10.027）。研究人員基于CO2在ZnZrO 固溶體上加氫制備甲醇的研究，以及CO2在ZnZrO/SAPO 串聯體系上加氫制備低碳烯烴（烴類中低碳烯烴的選擇性可達80%～90%）的研究基礎上，進一步構建了ZnZrO/ZSM-5 串聯催化劑體系，CO2單程轉化率為14%時，烴類中芳烴的選擇性達到73%～78%。催化劑在100h 的反應過程中沒有明顯失活。

2018 年，大連化物所劉中民院士、朱文良研究員、倪友明副研究員研究團隊利用金屬氧化物/分子篩雙功能催化體系，也實現CO2加氫高選擇性制取芳烴。此前，該研究團隊已經實現CO2向多種一碳化合物的轉化，如CO2加氫制取甲烷、甲醇、二甲醚、甲酸等。在此基礎上，研究團隊發現利用金屬氧化物/分子篩雙功能催化體系，可以制取低碳烯烴、汽油等高附加值的多碳化合物。于是，研究團隊設計了一種具有納米尖晶石結構的ZnAlOx氧化物，混配高硅鋁比的某分子篩制成的催化劑，在CO2加氫轉化中，實現了73.9%的芳烴選擇性，甲烷選擇性低至0.4%。

近年，大連化物所孫劍和葛慶杰研究團隊通過設計多活性位催化劑，在CO2加氫直接轉化制取汽油餾分烴，線性α-烯烴，低碳烯烴和異構烷烴領域取得新進展。該團隊通過設計一種多助劑共存的鐵基催化劑，實現了CO2加氫高選擇性制取線性α-烯烴，CO2單程轉化率31%，烯烴選擇性達72%，C4～C17的線性α-烯烴在烯烴(C4+)中的比例突破80%。該團隊還通過將Na-Fe3O4和HMCM-22 分子篩耦合組成多功能催化劑，實現了逆水汽變換、C-C 偶聯和異構化三個串聯反應的高效協同催化，成功利用CO2和H2一步、高收率地合成了異構烷烴，當CO2單程轉化率控制在26%左右時，CO 選擇性僅為17%，烴類中C4+烴選擇性可達82%，而其中異構烷烴占比高達74%，時空收率可達105 mg/(g·h)。

包信和院士和潘秀蓮教授團隊（https://doi.org/10.1016/j.catcom.2019.105711）開發了一種由ZnO-Y2O3氧化物和SAPO-34 沸石組成的雙功能催化劑，可催化CO2加氫選擇性生成輕烯烴，在390℃下CO2轉化率達27.6%，烴類中輕烯烴選擇性為83.9%，甲烷選擇性為1.8%。

近年，中國科學院上海高等研究院在CO2加氫直接轉化為甲醇、液體燃料、芳烴等研究上也取得了不少新進展。該院低碳轉化科學與工程重點實驗室創造性地采用In2O3/HZSM-5 雙功能催化劑，實現了CO2加氫一步轉化高選擇性合成液體燃料。烴類產物中汽油烴類組分(C5～C11烴)的選擇性高達近80%且以高辛烷值的異構烴為主，而甲烷選擇性小于1%。最近，該院孫予罕和高鵬研究團隊（ACS Catal,2019,9(5):3866.）發現鈉改性的尖晶石氧化物ZnFeOx與多級納米晶HZSM-5 聚集體的組合，可以直接從CO2和H2實現芳烴的高效合成。CO2轉化率為41.2%時，烴類產物中芳烴選擇性可達75.6%。此外，CO 和CH4的選擇性通常小于20%。