二氧化碳加氢直接生产烯烃、芳烃等研究取得新进展

CO2加氢直接转化为烯烃、芳烃等高附加值产品，作为CO2减排的一条重要途径受到重视。近来科研人员在该领域的研究已取得一些喜人的成果。

中科院大连化物所李灿院士团队在CO2催化加氢制备芳烃研究方面取得新进展，通过串联式催化剂体系直接将CO2高选择性的转化为芳烃（https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.10.027）。研究人员基于CO2在ZnZrO 固溶体上加氢制备甲醇的研究，以及CO2在ZnZrO/SAPO 串联体系上加氢制备低碳烯烃（烃类中低碳烯烃的选择性可达80%～90%）的研究基础上，进一步构建了ZnZrO/ZSM-5 串联催化剂体系，CO2单程转化率为14%时，烃类中芳烃的选择性达到73%～78%。催化剂在100h 的反应过程中没有明显失活。

2018 年，大连化物所刘中民院士、朱文良研究员、倪友明副研究员研究团队利用金属氧化物/分子筛双功能催化体系，也实现CO2加氢高选择性制取芳烃。此前，该研究团队已经实现CO2向多种一碳化合物的转化，如CO2加氢制取甲烷、甲醇、二甲醚、甲酸等。在此基础上，研究团队发现利用金属氧化物/分子筛双功能催化体系，可以制取低碳烯烃、汽油等高附加值的多碳化合物。于是，研究团队设计了一种具有纳米尖晶石结构的ZnAlOx氧化物，混配高硅铝比的某分子筛制成的催化剂，在CO2加氢转化中，实现了73.9%的芳烃选择性，甲烷选择性低至0.4%。

近年，大连化物所孙剑和葛庆杰研究团队通过设计多活性位催化剂，在CO2加氢直接转化制取汽油馏分烃，线性α-烯烃，低碳烯烃和异构烷烃领域取得新进展。该团队通过设计一种多助剂共存的铁基催化剂，实现了CO2加氢高选择性制取线性α-烯烃，CO2单程转化率31%，烯烃选择性达72%，C4～C17的线性α-烯烃在烯烃(C4+)中的比例突破80%。该团队还通过将Na-Fe3O4和HMCM-22 分子筛耦合组成多功能催化剂，实现了逆水汽变换、C-C 偶联和异构化三个串联反应的高效协同催化，成功利用CO2和H2一步、高收率地合成了异构烷烃，当CO2单程转化率控制在26%左右时，CO 选择性仅为17%，烃类中C4+烃选择性可达82%，而其中异构烷烃占比高达74%，时空收率可达105 mg/(g·h)。

包信和院士和潘秀莲教授团队（https://doi.org/10.1016/j.catcom.2019.105711）开发了一种由ZnO-Y2O3氧化物和SAPO-34 沸石组成的双功能催化剂，可催化CO2加氢选择性生成轻烯烃，在390℃下CO2转化率达27.6%，烃类中轻烯烃选择性为83.9%，甲烷选择性为1.8%。

近年，中国科学院上海高等研究院在CO2加氢直接转化为甲醇、液体燃料、芳烃等研究上也取得了不少新进展。该院低碳转化科学与工程重点实验室创造性地采用In2O3/HZSM-5 双功能催化剂，实现了CO2加氢一步转化高选择性合成液体燃料。烃类产物中汽油烃类组分(C5～C11烃)的选择性高达近80%且以高辛烷值的异构烃为主，而甲烷选择性小于1%。最近，该院孙予罕和高鹏研究团队（ACS Catal,2019,9(5):3866.）发现钠改性的尖晶石氧化物ZnFeOx与多级纳米晶HZSM-5 聚集体的组合，可以直接从CO2和H2实现芳烃的高效合成。CO2转化率为41.2%时，烃类产物中芳烃选择性可达75.6%。此外，CO 和CH4的选择性通常小于20%。