近日，中國科學院大連化學物理研究所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組孫劍和葛慶杰研究團隊在CO2催化轉化研究中取得新進展，通過設計一種多助劑共存的鐵基催化劑，實現(xiàn)了CO2加氫高選擇性制取線性a-烯烴。
    化石能源的大量消耗使溫室氣體CO2的排放量急劇增加，引起全球氣候變暖等日益嚴峻的環(huán)境問題。若能利用CO2為原料，將其直接轉化為高附加值的化學品，不僅可實現(xiàn)碳減排，還可減輕對煤、石油等傳統(tǒng)資源的依賴，具有重要意義。然而，二氧化碳的選擇性轉化是世界性難題，制備高選擇性、高穩(wěn)定性的催化劑面臨巨大挑戰(zhàn)。
    在前期CO2加氫直接轉化制燃料汽油的研究基礎上（Nature Communications），該團隊首次提出了CO2加氫直接轉化為高值化學品線性a-烯烴（LAO）的新路線。線性a-烯烴是一種非常重要且附加值極高的化工原料，廣泛應用于高級潤滑油、聚烯烴等生產(chǎn)領域。但該產(chǎn)品的生產(chǎn)長期依賴石油，且市場嚴重供不應求。在最新的研究工作中，該團隊通過設計氧化鐵和碳化鐵共存的鐵催化劑，輔以玉米芯中協(xié)同共存的多種電子助劑（K、Mg、Ca等）和結構助劑（Si），突破了二氧化碳加氫C-O鍵活化和C-C鍵偶聯(lián)的技術瓶頸，在溫和的反應條件下，大幅提升了烯烴及線性a-烯烴的選擇性，CO2單程轉化率為31%，烯烴選擇性達72%，C4-C17的線性a-烯烴在烯烴（C4+）中的比例突破80%。通過優(yōu)化多活性位及助劑的空間排布，揭示了線性a-烯烴生成的關鍵控制機制，且催化劑連續(xù)運轉保持穩(wěn)定。該工作為利用CO2制取高值化學品的研究提供了新思路，同時也為間歇性可再生能源的利用開辟了新途徑。
    相關研究成果發(fā)表在Nature出版集團新刊《通訊-化學》上。該研究得到了國家自然科學基金委、中科院青年創(chuàng)新促進會等的資助。