1、二氧化碳的化學(xué)應(yīng)用姓名:黃曉俊 學(xué)號：S1211W213摘 要：介紹了以CO2作為原料合成化學(xué)品的一些最新研究進(jìn)展。從CO2與H2、CH4、H2O、CH3OH等反應(yīng)可以制得甲醇、C2烴、合成氣、碳酸二甲酯等許多有價(jià)值的化學(xué)品，同時(shí)二氧化碳的化學(xué)利用對環(huán)境保護(hù)也極為有益。 關(guān)鍵詞：二氧化碳；化學(xué)利用；甲醇；C2烴；合成氣；碳酸二甲酯 前言二氧化碳是地球蘊(yùn)藏的最為豐富的C1資源。據(jù)估計(jì),地球上二氧化碳的含碳量是煤、石油和天然氣含碳量的十倍,達(dá)到1014t;另外,二氧化碳的潛在資源碳酸鹽在自然界的分布極廣,含碳量更高,達(dá)到1016t。但是，CO2也是主要的溫室氣體，主要來源于化石燃料燃燒排放。在現(xiàn)代

2、工業(yè)迅速發(fā)展的今天，人向大氣中排放的CO2正以每年4%的速度遞增,這會給人類的生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重的影響，但限制排放在很大程度上影響現(xiàn)代工業(yè)和世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此如何有效地利用CO2正引起世界的關(guān)注。目前在化學(xué)方面，科研工作者把精力集中在將CO2作為替代C源來合成有用的化學(xué)品，如H2還原制備甲醇、CO2和CH4制合成氣和C2烴、CO2與甲醇反應(yīng)合成碳酸二甲酯等。本文主要介紹一些這方面的最新研究進(jìn)展。1 CO2加氫還原1.1 制備甲醇在該過程中通常存在以下反應(yīng)：CO2 + 3H2 CH3OH+H2O H298=-49.57kJ/molCO2 + H2 CO+H2O H298=41.27kJ/mol

3、對CO2加氫合成甲醇，近幾年的研究主要集中對Cu-Zn系主體催化劑的改性，包括添加輔助元素和催化劑的超細(xì)粉體化1。叢昱等人采用溶膠一凝膠法、共沉淀法和共沸蒸餾法制備了一系列不同粒度范圍的超細(xì)Cu-ZnO催化劑，并應(yīng)用BET,XRD,TEM和TPR等物理化學(xué)方法對催化荊的結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)進(jìn)行了表征同時(shí)考察了催化劑上CO2加氫合成甲醇的反應(yīng)性能結(jié)果表明，超細(xì)Cu-ZnO-ZrO2催化劑具有粒度小、顆粒分布均勻和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)超細(xì)CuZnO-ZrO2催化劑比大顆粒的工業(yè)Cu-ZnO-Al2O3催化劑具有更高的催化活性，而且隨著催化劑粒度的減小，甲醇合成活性進(jìn)一步增大。研究還發(fā)現(xiàn)，ZrO2具有穩(wěn)

4、定反應(yīng)活性中心的作用。Sun Qi2等研究了制備CO2加氫制甲醇用的超細(xì)催化劑新工藝，新方法采用草酸鹽凝膠共沉淀法制備Cu-Zn-Al微粒催化劑，比傳統(tǒng)硝酸鹽共沉淀法制的催化劑具有更高的活性和比表面積。當(dāng)催化劑組分為m（Cu）：m（Zn ）：m（Al ）=6 ：3：1時(shí)，在220、2MPa 、3600h-1 條件下,CO2轉(zhuǎn)化率為14.7%,甲醇和CO的選擇性分別為46.7%和53.3%。陰秀麗等人利用共沉淀法制備了四組分的Cu-Zn-Al-Mn和Cu-Zn-Al-Ce催化劑以及三組分的Cu-Zn-Al催化劑。利用組成H2/ CO/ CO2/ N2= 66/ 27/ 3/ 4(體積比)的富CO

5、原料氣對催化劑進(jìn)行了活性評價(jià),并研究了溫度、壓力和空速等反應(yīng)條件對催化劑活性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加適量的錳助劑能顯著提高催化劑的活性和熱穩(wěn)定性。利用SEM和XRD方法進(jìn)行了催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌表征,同樣表明錳助劑可以起到阻止CuO晶粒長大和促進(jìn)CuO分散作用。利用富CO2 的生物質(zhì)原料氣體積比為H2/ CO/ CO2/ N2= 50/ 25/ 20/ 5對Cu2Zn2Al2Mn催化劑進(jìn)行的評價(jià)表明: Cu-Zn-Al-Mn催化劑上CO/ CO2加氫合成甲醇的甲醇產(chǎn)率和選擇性均有下降,在試驗(yàn)范圍內(nèi),甲醇產(chǎn)率下降11 %25%，選擇性為93%95%。CorrieL.Carnes3等人提出將Zn與Cu溶

6、膠化合，可以得到一種表面積很大的微晶ZnOCuO 物質(zhì)。該物質(zhì)在低溫（150-300 ）對 CO2生成甲醇有很好的活性。由于CO2制甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從熱力學(xué)角度考慮，較低的溫度更有利于反應(yīng)進(jìn)行，但是在較低的溫度下反應(yīng)速率會降低，因此如能及時(shí)移出反應(yīng)熱將有利于反應(yīng)進(jìn)行。1.2 制C2烴白榮獻(xiàn)等4在復(fù)合催化劑上CO2加氫合成C2+烴類中介紹了由CO2+H2 合成C2+烴的幾種復(fù)合催化劑體系的研究進(jìn)展, 比較和評價(jià)了復(fù)合催化劑體系的活性和選擇性及其對C2+烴類生成的影響。著重于復(fù)合催化劑體系對C4+烴的生成及產(chǎn)物分布的影響并簡述反應(yīng)機(jī)理。Nam等5用負(fù)載Fe的堿金屬離子交換過的Y型分子篩作催化

7、劑對CO2加氫進(jìn)行研究,轉(zhuǎn)化率達(dá)到20.8% ，烴的選擇性高達(dá)69.6% 。Fujiwara等6采用HY分子篩分別和Cu-Zn的鉻酸鹽、Fe-ZnO組成復(fù)合催化劑，在Cu-Zn鉻酸鹽HY催化劑上，CO2 轉(zhuǎn)化率達(dá)35.5% ，（C2 +）nn（C2+C2+）=58.0% 。用 Fe-ZnO（4:1）HY做催化劑時(shí),CO2 轉(zhuǎn)化率下降，烯烴選擇性提高，在350反應(yīng)溫度下CO2 轉(zhuǎn)化率達(dá)13.5% ，n（C2+ ）n（C2+C2+ ）=80.0% 。 2 CO2與CH4反應(yīng)2.1制合成氣要使惰性小分子氣體的CH4和CO2活化并進(jìn)行定向轉(zhuǎn)化, 其關(guān)鍵是選擇適宜催化劑。近年來, 人們已在催化劑的選擇,

8、 催化劑和積炭行為以及催化反應(yīng)機(jī)理等方面進(jìn)行了大量卓有成效的工作, 使這一問題的研究日益深化, 也預(yù)示了這一工藝廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)意義。甲烷與二氧化碳都是惰性小分子氣體, 它們的活化是重整反應(yīng)發(fā)生的先決條件, 也是探索重整反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵。甲烷與二氧化碳的活化及重整反應(yīng)機(jī)理研究, 是甲烷轉(zhuǎn)化利用理論研究的基礎(chǔ), 對甲烷轉(zhuǎn)化利用具有重要的指導(dǎo)意義。近些年來, 有關(guān)這方面的研究報(bào)道也很多。但由于采用的催化劑體系、反應(yīng)條件以及測試手段上的差異, 有關(guān)甲烷和二氧化碳活化過程和速控步驟等, 各家說法不盡相同。Rostrap&Nielsen等 7 在負(fù)載于MgO上的N i、R u、R h、P d、Ir 和

9、P t等催化劑上研究了甲烷二氧化碳重整反應(yīng), 提出在甲烷重整反應(yīng)中, 用二氧化碳取代水蒸汽進(jìn)行的重整反應(yīng)對重整反應(yīng)機(jī)理沒有多大影響。其理由是在二氧化碳重整反應(yīng)中, 也存在水蒸汽, 而且操作條件也沒有太大改變。這一過程和以前Bodrov和A pelbaum 8 在N i催化劑上進(jìn)行甲烷二氧化碳重整反應(yīng)提出的過程基本一致。由此可以看出, 反應(yīng)過程中CO2 將解離成吸附態(tài)氧和氣態(tài)CO, 而甲烷將逐步被活化解離成H2和CHx, 后者將進(jìn)一步和CO2 解離吸附的O反應(yīng)生成CO。像CO2一樣,H2O和催化劑表面也存在這樣一種平衡。可以預(yù)料, 在CO2 重整反應(yīng)條件下,CO將和表面反應(yīng)即CO+3 =CO3

10、和CO3 =C3 +O3 , 生成C物種, 這樣生成的C其活化程度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于由甲烷活化產(chǎn)生的C。由此可以解釋, 相同催化劑在CO2 重整反應(yīng)條件下比蒸汽重整活性低。Qin等研究了MgO負(fù)載貴金屬催化劑上水蒸汽和二氧化碳混合重整甲烷反應(yīng), 討論的機(jī)理與上述提法相同。與以上觀點(diǎn)不同, Erdohelyi和Mark等 9, 10 提出, 至少在貴金屬催化劑上, 二氧化碳能直接以氣相和甲烷解離吸附的C發(fā)生反應(yīng), 過程為:CH4 +3 =C3 + 2H2C3 +CO2= 2CO+3Kroll等11根據(jù)以上各種說法, 用非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)同位素暫態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)合(insitu DRIFT)光譜技術(shù), 進(jìn)一步研究提出如

11、下重整機(jī)理:CH4 + S1 C吸附+ 2H2 (1)CO2 + C吸附 2CO+ S1 (2)CO2 + S2 CO+ O吸附 (3)C吸附+ O吸附CO+ S1 + S2 (4)即第一步是甲烷的活化并和氣相分子與表面部位S1 構(gòu)成了一個(gè)可逆反應(yīng), 導(dǎo)致吸附C和氣態(tài)H2 的生成, 第二步是二氧化碳與反應(yīng)表面的快速平衡, 并與CO容易相互轉(zhuǎn)化, 這和Erdohelyi等提出的觀點(diǎn)一致。實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步證實(shí), 該反應(yīng)包12含兩個(gè)基元步驟, 即首先發(fā)生如Solymosi給出的CO2 在N i上的活化反應(yīng)(3),吸附的O原子立刻與來自解離吸附的C自由基反應(yīng)生成CO進(jìn)入氣相(4)。他們認(rèn)為第(3)步快速而

12、且可逆。第(4)步相對慢且不可逆。所以, 速控步驟不包括CH鍵的斷裂和形成, 第(4)步被認(rèn)為是速控步驟, 同時(shí)水也和二氧化碳類似, 與催化劑表面發(fā)生可逆的相互反應(yīng)即: H2O+S2 O吸附+H2。關(guān)于CH4 與CO2 活化解離生成的中間物種有不同說法, Zhang等用擴(kuò)散反射紅外光譜檢測到吸附甲酸鹽和碳酸鹽物種, 而未發(fā)現(xiàn)CHx吸附物種。Slagtern等 13 在NiLa2O3 催化上, 根據(jù)觀察到的動力學(xué)行為, 提出了一個(gè)“雙功能機(jī)理”, 在N i粒子表面甲烷被活化, 二氧化碳和La2O3 相互作用生成碳酸鹽La2O3CO3, 碳酸鹽從Ni2L a2O3 界面的N i上去除C生成CO,

13、使N i粒子恢復(fù)原來狀態(tài)。所以不同吸附物種與不同金屬對CH4 和CO2 的解離吸附能力不同有關(guān)。2.2 CO2與CH4反應(yīng)一步合成C2烴正如OCM反應(yīng)體系，雖然研究者一致認(rèn)為反應(yīng)機(jī)理是催化劑表面活性氧物種引發(fā)的多相一均相自由基反應(yīng)，但對反應(yīng)終極產(chǎn)物QH的形成則不同學(xué)者各持已見。YuLiu等人在Na2WO4SiO2催化體系中，運(yùn)用O2-TPD、CO2和CH4脈沖反應(yīng)技術(shù)對CH4/CO2一步制取C2烴的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探討，O2-TPD測定結(jié)果表明存在兩個(gè)氧吸附峰：一個(gè)崢出現(xiàn)于800(表面晶格氧的吸附峰)；另一個(gè)峰出現(xiàn)于850(內(nèi)部晶格氧的吸附峰)，二者在反應(yīng)中的作用是不一樣的.CH4程序升溫脈沖反應(yīng)

14、表明，反應(yīng)產(chǎn)物C2H6、CH4在800時(shí)的生成量遠(yuǎn)高于在850時(shí)的生成量，而CO則主要在850時(shí)生成，說明表面晶格氧是CH4活化的主要原因，內(nèi)部晶格氧促進(jìn)了CH4的活化和深度氧化。CO2程序升溫脈沖反應(yīng)表明，在820時(shí)CO在催化劑表面生成并產(chǎn)生活性氧物種，即 CO+O，依據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物僅有CO、C2H6、C2H4,、H2O和微量H2這一事實(shí)，提出了CH4CO2一步制取C2烴的反應(yīng)機(jī)理：CO2 CO + OO + CH4 CH3.+OH2CH3. C2H6C2H6 C2H4+H2Nishiyama等人在PbOMgO催化體系中的研究結(jié)果在一定程度上支持了上述機(jī)理，即只有當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到一定，產(chǎn)物中有CO

15、生成時(shí)才能得到較高的C2H6收率，過高的反應(yīng)溫度則導(dǎo)致CO增多而C2H6收率下降。YeWmaa等人在CaOCeO催體系中研了CO2分壓對反應(yīng)的影響，得到了相同的結(jié)論：即CO2首先在催化劑表面解離生成CO和活性氧物種O，O與CH4生成終極產(chǎn)物C2H6、C2H4,但排除了催化劑中表面晶格氧對C2產(chǎn)物的影響。等離子體是由大量多種粒子組成的非凝聚體，是物質(zhì)存在的第4種狀態(tài)。用于CH4CO2一步制取C2反應(yīng)的等離子體一般為冷等離子體具有電子能量高和體系溫度低的特點(diǎn)，是一種活化分子的有效工具。在化學(xué)反應(yīng)中，這種活化方式是通過高能電子與分子發(fā)生非彈性碰撞來實(shí)現(xiàn)的，通過非彈性碰撞的傳船作用幾乎可使所有的氣體分

16、子被激發(fā)、電離和自由基化，從而產(chǎn)生多種化學(xué)物種。Changjun Liu14等人采用流柱放電方式，以He為平街氣(占總氣體流量的6080)，在一定的放電功率下，根據(jù)V(CH4)V(CO2)的配比不同，甲烷轉(zhuǎn)化率介16于20一80;棟梁15，等人在微波等離子體條件下直接轉(zhuǎn)化CH4CO2一步制取C2，在放電功率60W、V(CH4)V(CO2)=0.585時(shí)，產(chǎn)物C2H2可達(dá)70以上。上述研究表明，冷等離子體作為一種有效的自由基引發(fā)手段巳成功地應(yīng)用于CH4CO2一步制取C2反應(yīng)。并取得了比化學(xué)催化法更好的效果。但由于前者采用大量氦(約占60以上)為平衡氣，啟者是在低氣壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，C2烴的時(shí)空收

17、率依然很低，因此目前還無法預(yù)料其工業(yè)應(yīng)用前景。該課題組將脈沖放電等離子體成功用于CH4CO2一步制取C2反應(yīng)，在低溫常壓下注入功率30W、V(CH4)V(CO2)=2.0時(shí)，C2烴收率可達(dá)12.7%。3 利用二氧化碳和甲醇為起始原料合成DMC根據(jù)反應(yīng)過程中原料不同, 可以分為以下幾種途徑: 二氧化碳和甲醇直接合成法、酯交換法、CO 2與甲醇衍生物反應(yīng)以及CO 2 經(jīng)脲或脲衍生物與甲醇反應(yīng)合成DMC。由二氧化碳和甲醇直接合成DMC不僅在合成化學(xué)、碳資源利用和環(huán)境保護(hù)方面具有重大意義, 而且可使生產(chǎn)過程簡化, 生產(chǎn)成本顯著降低, 它是發(fā)展DMC 生產(chǎn)的一條新途徑。 從二氧化碳和甲醇直接合成DMC

18、已作了大量的研究。(1) 堿土金屬烷氧基化合物江琦等17 首先由鎂與甲醇反應(yīng)生成甲醇鎂, 再在甲醇鎂作用下使二氧化碳與甲醇進(jìn)行氣液反應(yīng)生成DMC。二氧化碳壓力110510M Pa, 溫度 120200, 在甲醇鎂的作用下反應(yīng) 111 h, DMC的收率可達(dá)二氧化碳原料氣的 1519%。 此工藝過程簡單、成本低、不產(chǎn)生二次污染。同時(shí), 他們18, 19 采用碘代甲烷為促進(jìn)劑, 甲氧基鎂為催化劑催化 CO 2 和甲醇直接合成DMC。碘代甲烷的引入能夠有效地提高DMC 的產(chǎn)率; 而且隨著碘量的增加, DMC 的產(chǎn)率增加。他們認(rèn)為在主族金屬(M g) 甲氧基化合物催化劑直接催化合成 DMC 的過程中,

19、 CO 2 插入到催化劑MO 鍵中形成兩種中間產(chǎn)物, 此兩種中間產(chǎn)物之間相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生DMC, 構(gòu)成催化循環(huán)20。當(dāng)?shù)獯淄橐氲襟w系中時(shí), 促使反應(yīng)中間產(chǎn)物的甲基化。DMC 在堿土金屬有機(jī)化合物的甲基化過程中產(chǎn)生。甲基化反應(yīng)如下:CH 3OMOCOOCH 3 + CH 3 I DMC + CH 3 OM ICH 3 OCOOMOCOOCH 3 + CH 3 I DMC + IMOCOOCH 3而且由于碘代甲烷在高溫下分解, 加入可降低反應(yīng)的最佳溫度: 最高DMC 產(chǎn)率時(shí)的溫度由無CH 3 I 時(shí)453 K 降至 403413 K。他們認(rèn)為 CH 3 I 在高溫下分解, 而且其引入還改變了反應(yīng)的

20、熱動力學(xué)函數(shù)。同時(shí)以甲氧基鎂為催化劑, 考察吸水劑無水氯化鈣和HZSM 25 分子篩以及氮?dú)鈱υ摲磻?yīng)的影響表明, 吸水劑的添加可降低水對主反應(yīng)的干擾作用; 一定量氮?dú)獾募尤肽苁狗磻?yīng)的轉(zhuǎn)化程度有較大幅度的提高 。(2) K 2 CO 3 為催化劑Fang等21 以堿為催化劑, 碘代甲烷為促進(jìn)劑,在溫和條件下探討了二氧化碳與甲醇反應(yīng)合成DMC。在 K 2 CO 3 和 CH 3 I 存在下 200 mmo l CO 2 與192 mmo l CH 3 OH 反應(yīng)可得到1119 mmo l 的DMC。在所有的實(shí)驗(yàn)中, 只有唯一的副產(chǎn)物二甲醚;當(dāng)溫度從100降至80時(shí)DME 的生成量明顯下降, 而DM

21、 C 的產(chǎn)率保持不變; 堿金屬碳酸鹽可以用作此反應(yīng)的催化劑, 而堿土金屬碳酸鹽如M gCO 3并 沒有催化活性。 K 3 PO 4 也是有效的催化劑, 而KH 2 PO 4 催 化 活性較低。另外, 在有機(jī)堿中,(CH 3 ) 4 NOH 為有效催化劑, 能產(chǎn)生712 mmolDM C; 而 E t 3 N 和Bu 3 N 活性較低。在所有以上的堿中, K 2 CO 3 的催化活性最高。 他們認(rèn)為催化劑的堿性決定了反應(yīng)的過程, 并不是陰離子。催化劑的選擇與甲醇的活化以及 CH 3 I 的再生有著密切的關(guān)系。(3) 醋酸鹽為催化劑趙天生等22, 23采用醋酸鹽為催化劑考察了二氧化碳和甲醇直接合成

22、DMC。在非超臨界條件下,以醋酸鎳為催化劑時(shí)DMC 的產(chǎn)率最高, 而且副產(chǎn)物醋酸甲酯的產(chǎn)率最低; 鎂、鈷和汞的醋酸鹽也可獲得高產(chǎn)率的DMC, 而醋酸鈉和醋酸銅只催化產(chǎn)生醋酸甲酯。在以醋酸鎳為催化劑、305 K、超臨界條件生成的關(guān)鍵。在超臨界條件下醋酸甲酯的生成被抑制, 從而增強(qiáng)了DM C 的選擇性下, DM C 為唯一的產(chǎn)物, 而且產(chǎn)率為非超臨界條件下的 12倍之多。此反應(yīng)對反應(yīng)壓力敏感, 在反應(yīng)壓力為 913 M Pa 時(shí)獲得最大的DMC 產(chǎn)率。甲醇的濃度對DMC 的產(chǎn)率和選擇性都有明顯的影響。通過對超臨界條件下DM C 的合成機(jī)理的研究, 他們認(rèn)為醋酸鎳為催化劑的前體, 甲氧基鎳的形成是D

23、M C。(4) 負(fù)載金屬催化劑近年來, 鐘順和等2427 率先對CO 2 和氣相甲醇直接合成DMC進(jìn)行了研究, 開發(fā)了以復(fù)合載體(ZrO 2 2SiO 2 、V 2 O 5 2SiO 2 、M oO 3 2SiO 2 ) 擔(dān)載的 Cu2N i雙金屬催化劑。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 在復(fù)合載體擔(dān)載的Cu2N i 催化劑上存在著金屬位Cu2N i合金、Lewis酸位 (Zr4+ 、V5+ 或M o6+) 和 Lewis 堿位 (ZrO- 、V O 或 M o O ) 三類活性中心; CO 2 在金屬位和Lewis 酸位協(xié)同作用下可生成 CO 2 臥式吸附態(tài);CH 3 OH 在Lewis 酸位和Lewis

24、堿位協(xié)同作用下可形成解離吸附態(tài) (CH 3 O-+ H+ ); CO 2 和 CH 3 OH 在Cu2N i 催化劑表面上的反應(yīng)產(chǎn)物主要為碳酸二甲酯(DMC) , CH 2 O , CO 和 H 2 O; 在常壓、140及空速1440 h- 1 的條件下單程總碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)15% ,DMC選擇性可達(dá)86% 的突破性研究成果, 為發(fā)展DMC工業(yè)生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)有效的通道。4 CO2羧化反應(yīng)環(huán)碳酸酯是一種很重要的中間體，而且在工業(yè)上可用作有機(jī)溶劑，通過催化作用把CO2加到環(huán)氧化合物的C-C健中，通常需要很高的溫度壓力。JiDongfeng等人以PcAlCl 和一種Lewis堿（如三丁基胺）作為催化劑。

25、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這些催化劑對空氣、水不是很敏感，它們經(jīng)過幾個(gè)循環(huán)后活性也不見降低。 5 CO2與水反應(yīng)燃料燃燒的最終產(chǎn)物是CO2和水，如能將CO2和水轉(zhuǎn)化為燃料，形成宇宙中炭資源的大循環(huán)，無疑是一項(xiàng)具有美好前景的探索。Tatsuhiko Ihara等人在石英管中用H2O對CO2進(jìn)行等離子還原反應(yīng)，產(chǎn)物流中的甲醇濃度接近0.01% ，最佳等離子能量密度（WFW ）為0.26GJ/kg。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)壓力是最重要的參數(shù)：在4.1kPa 壓力下的甲醇產(chǎn)率是2.5kPa 壓力下的3.5倍。由于上面的方法能耗很大，Guoquing Guan等人提出在聚集的陽光下通過催化劑讓CO2 與水反應(yīng)。他們將該反應(yīng)分為

26、兩個(gè)過程：（1 ）水在光的作用下于光催化劑PtK2TiO3 上裂解出H2；（2）H2與CO2在催化劑Fe-Co-KDAY上反應(yīng)生成CH3OH、C2H5OH。該反應(yīng)完全利用陽光這種可再生能源，所以它具有很大的發(fā)展前景，但是該反應(yīng)所得的產(chǎn)物量很少，這可能與催化劑生成H2的活性較低有關(guān)。6 應(yīng)用生物技術(shù)促進(jìn)CO2 反應(yīng)生物技術(shù)迅猛發(fā)展，同時(shí)給化學(xué)合成帶來了新的機(jī)遇。應(yīng)用生物酶做催化劑，反應(yīng)可以在較溫和的條件下進(jìn)行，從而節(jié)省了大量的能耗，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。Michele Aresta 等人研究了用酶和仿生系統(tǒng)催化CO2 合成有機(jī)物質(zhì)。 7 結(jié)語CO2的化學(xué)開發(fā)利用不僅在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保上具有吸引力，而且對緩解

27、全球碳資源危機(jī)也有戰(zhàn)略性意義。盡管如此，我們依然面臨極大的挑戰(zhàn)，目前對CO2這樣一個(gè)巨大的碳源還沒有特別有效的科學(xué)利用方法。這主要由于CO2 本身太穩(wěn)定。我們除了繼續(xù)研究新的合成路線外，還應(yīng)努力開發(fā)新的分離技術(shù)，以得到更多的廉價(jià)CO2 資源。參考文獻(xiàn)：1InuiT.Highly effective conversion of carbon dioxide to valuable compounds on composite catalysts J.Catal Today,1996,29(1):329-337.2SunQi,etal.A novel process for preparation

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