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二氧化碳能制衣服？这个“零碳”制造技术打破多项世界纪录
本文转自：长江日报
长江日报大武汉客户端5月5日讯 二氧化碳能制衣服，还能制香水、做乐高玩具？5月5日，长江日报记者从华中科技大学获悉，该校光电信息学院庞元杰教授团队历时4年，以二氧化碳为原料高效制备醋酸，揭开了“零碳”制造梦想的一角，研究成果的多项指标上打破了世界纪录，成果于5月3日在《自然》发表。
庞元杰教授团队。
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这一原料。“传统方法生产醋酸通常是采用化学合成或淀粉发酵法，用这些方法，每生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳。”庞元杰介绍，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，给生态环境造成巨大压力。为此，团队致力于“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，为实现“双碳”目标贡献科技力量。
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。
这项名为“限制二碳吸附基团构象完成一氧化碳向乙酸盐电还原”的研究成果，使用二氧化碳和水为原料，生成乙酸这一种主要产物，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。
庞元杰表示，电催化二氧化碳还原技术是一种极具潜力的清洁能源存储手段，但是在电解过程中如何高选择性、高速地生产单一高附加值产物却是团队困扰已久的问题。电解水只可以获得氧气和氢气，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。”他说，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。
利用该技术，不仅是醋酸这类羧酸类化学品，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。该技术成本在同类技术中是最低的，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，使乙醇能够更大范围地应用于清洁能源。
（长江日报记者周劼 陈晓彤 通讯员刘雪茹 范千 苏璞）
【编辑：赵可】
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快照生成时间：2023-05-05 23:45:11
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