二 化碳高價值化利用

蔣運方

摘要：隨著工業的高速發展，每年都有大量的CO2被直接排入空氣中，很大程度上造成了全球氣候變暖，對地球生物的生存環境造成了極大的威脅。目前CO2的封存主要是物理利用，在物理利用的方法之外，如何以CO2為原料，制備高附加值的化學品，已經成為科學家研究的方向。

關鍵詞：CO2;高價值化;利用

我國近幾十年間加大了各個行業的發展速度，但在我國開始經濟建設的初期階段忽略了對于環境的保護，只是一味的加快經濟建沒，導致了環境被大面積破壞從而引發了大量的環境問題，嚴重影響我國人民的生活質量。如何有效的改善我國CO2，大量排放問題已經成為了我國各大企業與環境學家面臨的主要問題。

1生活中C02的主要來源

①化石燃料燃燒，化石燃料是我國現階段使用量最大的燃料，也是造成CO2過量排放的主要原因;②釀酒行業：制酒工作中所使用的主要工藝就是利用微生物對糧食進行發酵而產生酒精，微生物在發酵過程中主要進行無氧呼吸，在無氧呼吸的過程巾微生物會產生CO2;③其他：一些化工產品的制造，如環氧乙烷的生產、醋酸乙烯的合成，也會產生大量的CO2。

2對C02高價值利用的主要途徑

利用CO2制取高價值化學品，可以在減少空氣中CO2含量的同時，創造更高的經濟價值，可謂一舉多得。

2.1利用CO2制備新型燃料

化石燃料的大量使用也是造成CO2大量排放的主要原因之一，將CO2重新制成燃料，可以在能量利用中使碳元素完成一個循環。在CO2制備燃料的過程中，所需的能量可以來自如風電，氣電，水電等可再生能源。在能源的利用上，也減少了CO2的排放。過我國科學研究人員的研究發現，在一定的反應條件和催化劑的作用下，使CO2與氫氣進行反應，可以獲得與汽油組分相近的高碳烯烴。這種方法既減少了CO2的排放，又利用了CO2制備高價值產品，同時也可以減少煤炭、石油、天然氣資源的消耗，是一種發展前景巨大的技術手段。

2.2利用CO，制備甲烷

科研人員經過研究發現CO2在催化劑的作用下與氫氣反應生成甲烷，甲烷是一種可用性能極高的燃料，將CO2轉化為甲烷也能夠替代傳統化石燃料的使用，起到改善環境的作用。然而，該反應的副反應產生大量CO和H2，使制備CH4的效率偏低。解決這一重大挑戰是增加反應中CO2的吸附和催化位點的設計激活。科學家們開發了通過分離Pd晶格中的Cu原子將CO2轉化為CH2的高選擇性位點的方法。根據同步輻射特征和理論模擬Pd晶格中Cu原子的分離可以增強CO2，對CH2轉化中起雙重作用：①提供成對的Cu-Pd位點，用于增強CO2吸附和抑制H2進化;②提高Cu位點的d帶中心以改善CO2活化。而在一種新型厭氧滴流床反應器中，也可以實現在一定溫度和環境壓力下將CO2催化生產甲烷。

2.3利用為CO2制備甲醇

將CO2轉化為增值化學品的挑戰是巨大的，但潛在的回報也是巨大的。為了回收CO2，一些化學家傾向于采用傳統的方法來進行類似于光合作用的反應。但接近室溫這樣的反應條件使電化學電池中需要電力和特殊催化劑。這種電解方法的第一步是將CO2分解成氧氣和一氧化碳（是一種能量略高的分子，可以用于生產像甲醇這樣的烴燃料）。甲醇是CO2轉化過程的產物之一，可以直接用于代替汽油和柴油。

2.4人工光合作用消耗CO2獲取可利用產物

光合作用是大部分植物生存成長所必須的。主要是依靠植物內部的葉綠體完成的，在太陽光能的催化之下，葉綠體吸收水和C02作為反應原料，生成植物自身生長所需的葡萄糖還可以釋放氧氣。雖然科學家已經將植物光合作用的反應特點與進本步驟研究的十分透徹，但是想要人工模擬這一情況還是十分困難的。由于人工光和作用可以消耗CO2，而獲得氧氣與可利用的葡萄糖，這對于環節溫室效應有著巨大的幫助，所以在很久之前，環境工作的科研人員就已經著手進行人工光和作用的研發工作。葉綠體進行光合作用時將自身電子轉移給了水和CO2，使這兩種物質分解并發生重組已生成葡萄糖和氧氣，所以人工光合作用的重點也應該方法電子轉移工作上。科學家經過研究開發出的一種光敏色素，可以有效的誘導電子進行轉移。光敏色素可以有效的代替葉綠體工作，利用電子共價鍵來代替植物生物蛋白的工作，可以有效的完成人工光和作用的目標。但是由于科學技術的限制，人工光合作用還不能夠大量的投入使用，但是光敏色素的研發已經是取得了很大的進步，相信在全球科研人員的共同努力之下，在不久的將來人工光合作用方法一定能夠取得突破，環節溫室效應，給全球人民一個更加美好的生存環境。

3結論

CO2排放量嚴重超標的問題不僅僅只有我國存在，世界上大部分的發達國家都面臨著這樣的問題，過量排放的C02使的全球變暖出現溫室效應，對全球的生物都產生了極大的威脅。以CO2為原料制備高附加值產品，即減少了空氣中CO2含量，又獲取了顯著的經濟效益，可謂變廢為寶。科研人員也正在沿著CO2高效利用的方向不斷的努力著。

參考文獻：

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