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從華中科技大學(xué)獲悉，該校光電信息學(xué)院龐元杰教授團(tuán)隊(duì)以醋酸為目標(biāo)產(chǎn)物，聯(lián)合多倫多大學(xué)、武漢理工大學(xué)等高?？蒲腥藛T，通過(guò)電催化二氧化碳還原技術(shù)，實(shí)現(xiàn)醋酸“零碳”制造。相關(guān)成果于近日發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》。
醋酸，又名乙酸，是一種重要的有機(jī)化工原料，制造化纖衣物、香水香氛、塑料加工品等都需要大量使用醋酸。現(xiàn)有工業(yè)方法每生產(chǎn)1千克醋酸會(huì)排放約1.6千克二氧化碳。
龐元杰團(tuán)隊(duì)歷時(shí)4年，實(shí)現(xiàn)以二氧化碳為原料高效制備醋酸。該實(shí)驗(yàn)使用二氧化碳和水為原料，生成乙酸這一種主要產(chǎn)物，并能夠連續(xù)820小時(shí)保持乙酸生成率80%以上，在選擇性、能量轉(zhuǎn)化效率、穩(wěn)定性上打破現(xiàn)有世界紀(jì)錄。
龐元杰介紹，電催化二氧化碳還原技術(shù)是一種極具潛力的清潔能源存儲(chǔ)手段。但是在電解過(guò)程中，如何高選擇性、高速地生產(chǎn)單一高附加值產(chǎn)物卻是團(tuán)隊(duì)困擾已久的問(wèn)題。
“為了穩(wěn)定醋酸的生成率，我們要解決的首要問(wèn)題是反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)與搭建，其次是催化劑的選擇?！饼嬙鼙硎荆酶邏貉b置和催化劑上的創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)以電催化二氧化碳還原技術(shù)為基礎(chǔ)，采用“兩步法”二氧化碳還原途徑，穩(wěn)定住醋酸反應(yīng)路徑的關(guān)鍵中間基團(tuán)，最終高產(chǎn)率合成了醋酸。
據(jù)介紹，利用該技術(shù)，不僅醋酸這類(lèi)羧酸類(lèi)化學(xué)品，烴類(lèi)、醇類(lèi)等重要化學(xué)品也有望實(shí)現(xiàn)“零碳”制造，讓二氧化碳在醫(yī)藥、燃料、化工原料的生產(chǎn)過(guò)程中得到更廣泛應(yīng)用。
此外，該技術(shù)可以將太陽(yáng)能發(fā)電板發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換為便于儲(chǔ)存的燃料化學(xué)能，再將燃料化學(xué)能有序釋放，實(shí)時(shí)滿足生活和生產(chǎn)的各種用能需求。選用合適的催化劑還可以進(jìn)行乙醇(酒精)的生產(chǎn)，從而擺脫對(duì)以農(nóng)作物為原料生產(chǎn)乙醇的依賴(lài)，使乙醇能夠更大范圍地應(yīng)用于清潔能源。
