空氣中常見的二氧化碳，可以直接制成汽油、柴油、液化石油氣嗎?中國科學(xué)家們給出了肯定的答案。近日，中科院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點實驗室暨上海高研院—上海科技大學(xué)低碳能源聯(lián)合實驗室在二氧化碳(CO2)利用領(lǐng)域取得重大進展，創(chuàng)造性地采用氧化銦/分子篩雙功能催化劑，實現(xiàn)了CO2一步轉(zhuǎn)化高選擇性得到液體燃料(汽油等高碳烴類化合物)。該研究成果于近日在《自然-化學(xué)》雜志上在線發(fā)表，并已申報中國發(fā)明專利和國際PCT專利。

　　為什么要把CO2變成汽油?

　　由于能源需求的日益增長，化石燃料的消耗與CO2排放總量快速上升，而替代能源(太陽能、風(fēng)能等)大規(guī)模使用卻受限于其固有的間歇性、波動性與隨機性。汽油和航空煤油等烴類化合物是重要的液體運輸燃料，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛、具有很高的經(jīng)濟價值。諾貝爾化學(xué)獎獲得者奧拉教授提出了“人工碳循環(huán)”的概念，如果借助替代能源將CO2直接轉(zhuǎn)化為液體燃料，可使得整個碳循環(huán)有效。

　　因此，科學(xué)家們借助可再生能源電解水制得的氫氣，將CO2轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品或燃料，可一舉三得——幫助解決大氣中CO2濃度增加導(dǎo)致的環(huán)境問題、化石燃料的過度依賴以及可再生能源的存儲問題。

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　　目前，CO2資源化利用的研究主要集中在甲醇、甲酸、甲烷等簡單碳一(C1)分子化合物的合成，由于CO2分子的化學(xué)惰性以及C–C鍵形成的動力學(xué)障礙，將其轉(zhuǎn)化為含有兩個碳原子及以上的產(chǎn)物，仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。

　　長期以來，由于缺乏有效的催化劑體系，將CO2直接合成高碳烴類化合物的研究較少。現(xiàn)有的CO2合成高碳烴類化合物的研究主要圍繞改性的鐵基費托催化劑，副產(chǎn)物甲烷通常大于6%。中科院低碳轉(zhuǎn)化科學(xué)與工程重點實驗室將C=O鍵活化與C–C鍵偶聯(lián)功能有效耦合在一起，成功設(shè)計出了In2O3/HZSM-5雙功能催化劑，在CO2高選擇性轉(zhuǎn)化為高碳烴方面取得突破。烴類產(chǎn)物中，汽油烴類組分(C5至C11)的選擇性高達近80%，而CH4小于1%。此外，研發(fā)團隊已完成了催化劑制備放大并得到高機械強度的工業(yè)尺寸顆粒催化劑，在工業(yè)條件下該催化劑體系具備了示范應(yīng)用的條件。

　　除了汽油烴類組分，通過調(diào)控該催化劑體系的分子篩孔徑，還可以高選擇性地將CO2直接轉(zhuǎn)化為液化石油氣乃至柴油。

　　該工作得到了《自然-化學(xué)》審稿人的高度評價，被認為是CO2轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的一大突破，為CO2轉(zhuǎn)化為化學(xué)品及燃料提供了重要的平臺。