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打破同类催化剂单次生产效率记录 科学家成功利用二氧化碳合成对二甲苯
2025年06月12日 16:45:36
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：2431
据悉，安徽工业大学曾杰教授团队与日本富山大学椿范立团队合作，研制了新型“金属氧化物-分子筛”复合催化剂，基于多步串联催化过程，成功以二氧化碳和氢气为原料直接合成对二甲苯，并创下该类催化剂单程时空收率的世界纪录。
对二甲苯，俗称PX，是重要的芳烃化合物之一，主要用作生产聚酯纤维和树脂、涂料、染料及农药的原料，也用作色谱分析标准物质和溶剂，还用于有机合成。正因为用途广泛，PX的用量也十分巨大。根据相关数据统计，我国每年约要消耗超3000万吨的PX。与此同时，PX的获取依赖加工重质石油，这种方式存在能耗大、排放高等问题，因此生产PX也成为了目前工业碳排放的重灾区。据计算，每生产1吨PX，需要使用4吨石油，而整个过程会排放约3吨二氧化碳。正因如此，研究人员一直在研究更合适的对二甲苯生产方法。
而就在近期，安徽工业大学等单位的科研人员针对这一问题给出了新的方案。据悉，安徽工业大学曾杰教授团队与日本富山大学椿范立团队合作，研制了新型“金属氧化物-分子筛”复合催化剂，基于多步串联催化过程，成功以二氧化碳和氢气为原料直接合成对二甲苯，并创下该类催化剂单程时空收率的世界纪录。
与传统方法相比，这种方法基于可再生能源电力制取氢气来实现原料的供给，更高效的同时，也更加绿色。利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接制备对二甲苯的思路符合当下可持续发展的市场需求，为传统高能耗、高排放的生产工艺提供替代方案。
而作为该技术的关键，新型“金属氧化物-分子筛”复合催化剂充当的是反应的“流水线”。催化剂中的金属氧化物模块负责催化二氧化碳加氢得到短链烯烃，分子筛模块则负责催化短链烯烃的聚合、环化和芳构化过程，最终产生对二甲苯。
整个过程就像是把二氧化碳和氢气先制作成小的“积木块”，再通过搭建“积木块”来构造PX产品。为此研究团队对分子筛模块进行了“胶囊化”的精细设计。并对“胶囊”的外表面进行了钝化处理。这既有利于促进中间体的传质过程，又可以避免对二甲苯进一步发生异构化和烷基化等副反应。
测试结果显示，使用1000克复合催化剂持续工作一天即可获得1000.8克对二甲苯。更难能可贵的是，这种复合催化剂设计思路还有望扩展到其他涉及二氧化碳加氢反应的体系中，从而实现对高附加值产物碳链长度、分子尺寸的“定制”。
本文参考资料来源：新华网、科技日报
本文参考资料来源：新华网、科技日报
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