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乙酸作為一種重要的有機(jī)化工原料，制造化纖衣物、香水香氛、塑料加工品等都需大量使用。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)乙酸通常是采用化學(xué)合成或淀粉發(fā)酵法，用這些方法，每生產(chǎn)1千克醋酸會排放約1.6千克二氧化碳，我國作為世界第一大乙酸生產(chǎn)國，年產(chǎn)量超800萬噸，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。

華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院龐元杰教授科研團(tuán)隊(duì)一直致力于“零碳”制造研究，力求不僅讓生產(chǎn)醋酸的過程中不產(chǎn)生二氧化碳，還能夠?qū)崿F(xiàn)消耗二氧化碳制備醋酸。5月3日，科研團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表了一項(xiàng)最新研究成果，他們實(shí)現(xiàn)了以二氧化碳為原料高效制備醋酸(又名乙酸)，找到一條乙酸綠色生產(chǎn)新路徑，揭開“零碳”制造夢想的一角。

在研究工作中，科研團(tuán)隊(duì)報道了一種新型稀釋合金催化劑，可在高壓強(qiáng)反應(yīng)條件下，利用電能將一氧化碳高效還原為乙酸。其反應(yīng)最高選擇性(法拉第效率)達(dá)91%，已和二氧化碳至一氧化碳的電還原選擇性相仿，實(shí)現(xiàn)了可再生能源的轉(zhuǎn)換與存儲。同時，該研究還設(shè)計(jì)了高壓強(qiáng)三相界面反應(yīng)裝置，可在高氣壓條件下保持氣-液兩相平衡，從而穩(wěn)定地反應(yīng)，解決催化劑表面反應(yīng)物分子覆蓋度需求。

利用高壓裝置和催化劑上的創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)以電催化二氧化碳還原技術(shù)為基礎(chǔ)，采用“兩步法”二氧化碳還原途徑，穩(wěn)定住乙酸反應(yīng)路徑的關(guān)鍵中間基團(tuán)，最終高產(chǎn)率合成了乙酸。研究成果顯示，該實(shí)驗(yàn)使用二氧化碳和水為原料，生成乙酸這一主要產(chǎn)物，并能連續(xù)820小時保持乙酸生成率80%以上，在選擇性、能量轉(zhuǎn)化效率、穩(wěn)定性上打破了現(xiàn)有世界紀(jì)錄。

利用該技術(shù)，不僅是乙酸這類羧酸類化學(xué)品，烴類、醇類等重要化學(xué)品也有望實(shí)現(xiàn)“零碳”制造，讓二氧化碳在醫(yī)藥、燃料、化工原料的生產(chǎn)過程中得到更廣泛應(yīng)用。該技術(shù)還可將太陽能發(fā)電板的電能轉(zhuǎn)換為便于儲存的燃料化學(xué)能，再將燃料化學(xué)能有序釋放，實(shí)時滿足生活和生產(chǎn)的各種用能需求。

經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性分析表明，該技術(shù)在未來應(yīng)用前景廣闊。同時，這項(xiàng)研究證實(shí)了二氧化碳電還原技術(shù)在分布式清潔能源存儲方面的應(yīng)用潛力，及使用二氧化碳電催化轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行碳基化學(xué)品綠色合成的可行性。這項(xiàng)成果對可再生能源的轉(zhuǎn)換與存儲及緩解氣候變化至關(guān)重要，其戰(zhàn)略意義十分重要。

(資料來源：科技日報)

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