二氧化碳+氢制甲醇实现零碳排放

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授研究团队，与上海光源司锐研究员合作，通过构筑负载在金属有机框架MIL-101上的Pt单原子催化剂，揭示出其在CO2加氢反应中的金属-配体相互作用，该相互作用通过调控反应路径提高CO2加氢制甲醇的选择性。该成果以“Optimizing Reaction Paths for Methanol Synthesis from CO2 Hydrogenation via Metal-ligand Cooperativity”为题，发表在《自然•通讯》上（Nature Commun. 2019, 10, 1885），论文共同第一作者是博士生陈奕臻、博士生李洪良和博士生赵王辉。

当今社会，化石能源 枯竭、全球变暖等能源和环境危机是人类面临的重大问题。CO2加氢反应是低碳化学中的重要反应，一方面可以直接减少CO2的排放，缓解温室效应；另一方面可以合成燃料和化学品，实现人工碳循环，缓解化石能源的短缺。在实际催化过程中，各种各样的反应路径可能共同存在，这极大得限制了目标产物的选择性。因此，优化CO2加氢反应路径是调控目标产物选择性和反应活性的重要策略。

针对这一问题，研究人员构筑了负载在金属有机框架MIL-101上的Pt单原子催化剂，发现Pt单原子在CO2加氢反应中会形成Pt-OH活性中心体，该活性中心体中的H原子能够作为氢源直接加成到CO2的C端形成HCOO*中间体。HCOO*中间体不易形成CO，而易于加氢形成甲醇。与之相比，Pt颗粒在CO2加氢反应中会形成Pt-H活性中心体，该活性中心体中的H原子会加成到CO2的O端生成COOH*中间体，而COOH*中间体易于脱羟基形成CO。因此，Pt单原子催化剂在32 bar和150。C的条件下有着高达90.3%的甲醇选择性，远高于相同条件下Pt颗粒对甲醇的选择性（13.3%）。
(两会速递)李灿委员：“液态阳光”技术可助力中国完成碳达峰、碳中和目标

　　中新网北京3月11日电 (郭超凯)今年的政府工作报告指出，要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作；制定2030年前碳排放达峰行动方案。对此，全国政协委员、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿建言，利用“液态阳光”技术可助力中国完成碳达峰、碳中和目标。

　　李灿致力于新能源 和可再生能源研究领域多年，他在今年全国两会期间提交了《绿色氢能和液态阳光甲醇：完成碳中和目标的路径》以及《完成碳中和目标，实施液态阳光甲醇的碳排放权交易等政策》两份建议，呼吁以“液态阳光”技术为依托，帮助中国早日完成“双碳”目标。

　　数据显示，2019年中国二氧化碳排放总量占全球29%，减排任务十分艰巨。而全球化石能源资源枯竭趋势正在显现，本世纪初中国科学家们就开始了新的探索。

　　2001年，李灿带头开始“人工光合成太阳燃料”的研究工作：第一步是把光变成能量，目前可以采用光伏发电的形式，第二步是电解水制氢，第三步就是二氧化碳加氢制作甲醇。

　　经过测算，电解水制氢每吨氢相当于储存3.3万度电，将电能转化成化学能，是最有效的化学储能反应；与煤炭 和石油相比，二氧化碳与氢制甲醇燃料具有燃烧清洁、温室气体排放少的特点。如以甲醇代替煤炭作为燃料，排放的PM2.5将减少80%以上，氮氧化物减少90%以上。

　　这项研究持续了将近20年。2020年1月，“液态阳光”示范项目投料试车，进料3个小时后生产出液体甲醇产品。经过权威机构测评，甲醇有机物含量达到99.5%，这也标志着中国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。

　　这是全球范围内直接太阳燃料规模化合成的最早尝试之一。该项目若满负荷运行，每年可生产甲醇1500吨，消耗二氧化碳2000吨，消纳太阳能 发电1500万度。专家估算，目前中国年甲醇产能约8000万吨，如果采用太阳燃料甲醇合成路线，则每年可减排二氧化碳上亿吨。