顆粒在線訊：近日，中國科學院大連化學物理研究所低碳催化與工程研究部（DNL12）研究員、中國工程院院士劉中民團隊提出了二氧化碳（CO2）與烷烴耦合制備芳烴大宗化學品的新途徑。研究發(fā)現(xiàn)使用酸性分子篩作為催化劑，可催化CO2與輕質(zhì)烷烴發(fā)生耦合反應，同時促進芳烴的生成，產(chǎn)物中芳烴選擇性高達80%，進一步證實部分CO2的碳原子直接進入了芳烴產(chǎn)物。

　　CO2作為碳資源的規(guī)?；吒郊又道檬菍崿F(xiàn)其減排的重要方向。然而，由于其熱力學穩(wěn)定，以CO2為原料高效轉(zhuǎn)化為大宗化學品頗具挑戰(zhàn)。目前主要通過石腦油催化重整等石化路線進行生產(chǎn)，存在原料和目標產(chǎn)品之間碳氫不平衡的問題。引入CO2與富氫的烷烴耦合調(diào)控其反應的碳氫平衡，提高目標產(chǎn)物選擇性，同時實現(xiàn)CO2資源化利用，對傳統(tǒng)芳烴生產(chǎn)技術(shù)具有重要意義。此前較多研究嘗試采用CO2與烷烴反應，將CO2轉(zhuǎn)化為CO并減少氫氣的生成，但均認為CO2的碳原子沒有進入烴類產(chǎn)物中。

　　本工作以H-ZSM-5分子篩為催化劑，對比研究了正丁烷、正戊烷和正己烷在氦氣和CO2氣氛中的轉(zhuǎn)化反應，并探討了反應溫度、CO2/n-butane比例、接觸時間、分子篩酸性等條件對耦合反應的影響。結(jié)果表明，CO2的引入可大幅促進芳烴的生成，同時甲烷和乙烷等小分子烷烴的生成受到抑制。研究發(fā)現(xiàn)，在優(yōu)化條件下，CO2/n-butane比例為0.475時，CO2和n-butane轉(zhuǎn)化率可分別達17.5%和100%，芳烴選擇性高達80%。結(jié)合13C同位素標記實驗，研究證實已轉(zhuǎn)化CO2中的碳原子約25%進入芳烴，約75%轉(zhuǎn)化為CO。研究對反應后的催化劑進行分析發(fā)現(xiàn)，大量甲基取代的內(nèi)酯和甲基取代的環(huán)烯酮等含氧物種。同位素標記實驗結(jié)果表明，這些含氧中間體由CO2與烴類耦合轉(zhuǎn)化生成。該團隊通過一系列驗證實驗證實了耦合反應發(fā)生的途徑，即CO2與碳正離子反應得到環(huán)內(nèi)酯，環(huán)內(nèi)酯進一步轉(zhuǎn)化為甲基環(huán)烯酮，甲基環(huán)烯酮轉(zhuǎn)化為芳烴產(chǎn)物。密度泛函理論計算了耦合反應機理各步驟的能壘，驗證了耦合反應機理的可行性。該研究提出的耦合反應為CO2大規(guī)模資源化利用提供了有效的途徑，具有廣闊的應用前景。

　　相關(guān)研究成果以An efficient way to use CO2 as chemical feedstock by coupling with alkanes為題，發(fā)表在《催化學報》（Chinese Journal of Catalysis）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

大連化物所提出二氧化碳大規(guī)模資源化耦合利用新途徑