全球领先！华中科大团队“零碳”制造技术打破世界纪录，研究成果《自然》发表

发布者：小老鹰爱小马 2023-5-8 16:36

二氧化碳能制衣服？还能制香水？做乐高玩具？……华中科技大学光电信息学院庞元杰教授团队以二氧化碳为原料高效制备醋酸，并能够连续820小时保持乙酸生成率80%以上，在选择性、能量转化效率、稳定性上打破了现有世界纪录。研究成果于5月3日在《自然》发表。

醋酸，又名乙酸，是一种重要的有机化工原料，制造化纤衣物、香水香氛、塑料加工品等都需要大量使用醋酸。传统方法生产醋酸通常是采用化学合成或淀粉发酵法，每生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳。而我国作为全世界第一大醋酸生产国，醋酸年产量超过800万吨，给生态环境带来不小压力。

庞元杰团队一直致力于“零碳”制造，不仅让生产醋酸的过程中不产生二氧化碳，还能够消耗二氧化碳制备醋酸。为此，庞元杰教授团队以醋酸为目标产物，联合多伦多大学E. H. Sargent小组、武汉理工大学麦立强小组，通过电催化二氧化碳还原技术，实现了醋酸的“零碳”制造。

电解水可获得氧气和氢气，电解二氧化碳却可以获得20余种产物。“为了稳定醋酸的生成率，我们要解决的首要问题就是反应装置的设计与搭建，其次是催化剂的选择。”庞元杰表示，利用高压装置和催化剂上的创新，团队以电催化二氧化碳还原技术为基础，采用“两步法”二氧化碳还原途径，稳定住醋酸反应路径的关键中间基团，最终高产率合成了醋酸。研究成果“限制二碳吸附基团构象完成一氧化碳向乙酸盐电还原”显示，该实验使用二氧化碳和水为原料，生成乙酸这一种主要产物。

同时，利用电催化二氧化碳还原技术，烃类、醇类等重要化学品也有望实现“零碳”制造，让二氧化碳在医药、燃料、化工原料的生产过程中得到更广泛的应用。该技术可以将太阳能发电板发出的电能转换为便于储存的燃料化学能，再将燃料化学能有序释放，实时满足生活和生产的各种用能需求。选用合适的催化剂，还可以进行乙醇（酒精）的生产，从而摆脱对以农作物为原料生产乙醇的依赖，减少对土地和粮食的资源消耗，使乙醇能更大范围地应用于清洁能源。

作者：刘雪茹范千苏璞

编辑：付鑫鑫