二氧化碳制甲醇的研究进展论文

二氧化碳转化成甲醇过程中的一个关键因素是找到合适的均相催化剂，这对于加快化学反应生产甲醇至关重要。但问题是，转化反应需要的高温（约150℃）条件，往往会导致催化剂的分解。据物理学家组织网报道，此次研究人员开发出在高温下不会分解的金属钌催化剂，稳定性好，可重复使用，并可连续生产甲醇。研究表明，用新的催化剂及一些额外的化合物，可将从空气中捕获的二氧化碳转换为甲醇的效率提高到79%。在最初过程中，甲醇会与水混合，但水很容易通过蒸馏分离。研究人员希望这项工作未来能为“甲醇经济”做出贡献，并计划开发出一个“人为的碳循环”，其中碳被回收利用，以补充自然界碳的循环。

将二氧化碳转化为甲醇（一种潜在可再生的代用燃料）提供了同时形成代用燃料并减少二氧化碳排放的机会。自然发生过程的启发，一个团队波士顿大学的化学家使用多催化剂体系转换碳的二氧化碳，以甲醇具有高活性和选择性报道的最低温度，研究人员发表在杂志上的最新网络版化学。报告的主要作者波士顿学院化学副教授杰弗里·拜尔斯和弗兰克·宗格说，该团队的发现是通过在海绵状多孔晶体材料（称为金属有机骨架）中的单个系统中安装多个催化剂而实现的。分开的催化剂由海绵固定在适当的位置，可以和谐地工作。他们报告说，如果不以这种方式分离出催化活性物质，反应就不会进行，也不会获得任何产物。Tsung说，研究小组从细胞中的生物机械中汲取了灵感，该生物机械高效地使用了多组分化学反应。该小组采用了通过客体-客体化学分离催化剂的方法，其中将“客体”分子封装在“主体”材料中以形成新的化合物，从而将二氧化碳转化为甲醇。该方法受到自然界中多组分催化转化的启发，将温室气体转化为可再生燃料，同时避免了单一物种对催化的高需求。Tsung说：“我们通过将一种或多种催化剂封装在金属有机骨架中，然后将所得的主客体结构与另一种过渡金属配合物一起催化应用，来实现这一目标。”拜尔斯说，该团队包括研究生Thomas M. Rayder和本科生Enric H. Adillon，着手确定他们是否可以开发一种方法来整合不相容的催化剂，以便在低温下以高选择性将二氧化碳转化为甲醇。 。具体而言，他们希望找出与基于过渡金属配合物的二氧化碳到甲醇转化的最新技术相比，该方法是否具有特定优势。拜尔斯说：“在系统中正确的位置放置多个过渡金属络合物催化剂对于反应的转变至关重要。” “与此同时，将这些催化剂包封可以在多组分催化体系中实现可回收性。”研究表明，这些特性使多组分催化剂的结构在工业上更具相关性，这可能为碳中和的燃油经济性铺平道路。除了通过封装的催化剂，导致催化剂活性和循环利用实现现场隔离，球队发现的自催化功能的催化剂，而不需要大量的添加剂可以运行该启用的反应。Tsung表示，以前有关类似反应的大多数报道都使用了大量的添加剂，但该团队的方法避免了这种必要，并且是第一个在与能源相关的反应中使用二氧化碳的方法。