二氧化碳化學(xué)利用-wenkub.com
2025-06-04 14:05 本頁(yè)面
【正文】 我們除了繼續(xù)研究新的合成路線外，還應(yīng)努力開(kāi)發(fā)新的分離技術(shù)，以得到更多的廉價(jià)CO2 資源。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)。他們將該反應(yīng)分為兩個(gè)過(guò)程：（1 ）水在光的作用下于光催化劑Pt／K2TiO3 上裂解出H2；（2）H2與CO2在催化劑FeCoK／DAY上反應(yīng)生成CH3OH、C2H5OH。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(wú)疑是一項(xiàng)具有美好前景的探索。 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。 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 (Zr—O 、V O 或 M o O ) 三類活性中心。此反應(yīng)對(duì)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。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。在所有以上的堿中, K 2 CO 3 的催化活性最高。 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(méi)有催化活性。(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。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(wú)CH 3 I 時(shí)453 K 降至 403—413 K。 而且隨著碘量的增加, DMC 的產(chǎn)率增加。二氧化碳?jí)毫?10—510M Pa, 溫度 120—200℃, 在甲醇鎂的作用下反應(yīng) 1—11 h, DMC的收率可達(dá)二氧化碳原料氣的 1519%。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(guò)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。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CH4／CO2一步制取C2反應(yīng)。用于CH4／CO2一步制取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。YuLiu等人在Na2WO4／SiO2催化體系中，運(yùn)用O2TPD、CO2和CH4脈沖反應(yīng)技術(shù)對(duì)CH4/CO2一步制取C2烴的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探討，O2TPD測(cè)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)，反應(yīng)產(chǎn)物C2HCH4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(shuō)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。Slagtern等[ 13 ]在Ni246。他們認(rèn)為第(3)步快速而且可逆。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。 這一過(guò)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(guò)程基本一致。但由于采用的催化劑體系、反應(yīng)條件以及測(cè)試手段上的差異, 有關(guān)甲烷和二氧化碳活化過(guò)程和速控步驟等, 各家說(shuō)法不盡相同。近年來(lái), 人們已在催化劑的選擇, 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(wèn)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。Nam等[5]用負(fù)載Fe的堿金屬離子交換過(guò)的Y型分子篩作催化劑對(duì)CO2加氫進(jìn)行研究,% ，% 。該物質(zhì)在低溫（150300℃ ）對(duì) CO2生成甲醇有很好的活性。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。Sun Qi[2]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CuZnAl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。本文主要介紹一些這方面的最新研究進(jìn)展。但是，CO2也是主要的溫室氣體，主要來(lái)源于化石燃料燃燒排放。從CO2與HCHH2O、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(duì)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。在現(xiàn)代工業(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(huì)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。1 CO2加氫還原 制備甲醇 在該過(guò)程中通常存在
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