科研人員以二氧化碳為原料實現醋酸“零碳”制造

記者5日從華中科技大學獲悉，該校光電信息學院龐元杰教授團隊以醋酸為目標產物，聯合多倫多大學、武漢理工大學等高校科研人員，通過電催化二氧化碳還原技術，實現醋酸“零碳”制造。相關成果于近日發表在國際著名學術期刊《自然》。

醋酸，又名乙酸，是一種重要的有機化工原料，制造化纖衣物、香水香氛、塑料加工品等都需要大量使用醋酸。現有工業方法每生產1千克醋酸會排放約1.6千克二氧化碳。

龐元杰團隊歷時4年，實現以二氧化碳為原料高效制備醋酸。該實驗使用二氧化碳和水為原料，生成乙酸這一種主要產物，并能夠連續820小時保持乙酸生成率80%以上，在選擇性、能量轉化效率、穩定性上打破現有世界紀錄。

龐元杰介紹，電催化二氧化碳還原技術是一種極具潛力的清潔能源存儲手段。但是在電解過程中，如何高選擇性、高速地生產單一高附加值產物卻是團隊困擾已久的問題。

“為了穩定醋酸的生成率，我們要解決的首要問題是反應裝置的設計與搭建，其次是催化劑的選擇。”龐元杰表示，利用高壓裝置和催化劑上的創新，團隊以電催化二氧化碳還原技術為基礎，采用“兩步法”二氧化碳還原途徑，穩定住醋酸反應路徑的關鍵中間基團，最終高產率合成了醋酸。

據介紹，利用該技術，不僅醋酸這類羧酸類化學品，烴類、醇類等重要化學品也有望實現“零碳”制造，讓二氧化碳在醫藥、燃料、化工原料的生產過程中得到更廣泛應用。

此外，該技術可以將太陽能發電板發出的電能轉換為便于儲存的燃料化學能，再將燃料化學能有序釋放，實時滿足生活和生產的各種用能需求。選用合適的催化劑還可以進行乙醇(酒精)的生產，從而擺脫對以農作物為原料生產乙醇的依賴，使乙醇能夠更大范圍地應用于清潔能源。