大连化物所实现光催化生物质转化制甲醇和合成气

  中化新网讯 近日,中科院大连化物所王峰研究员团队创新性地利用光催化的方法,实现了室温条件下生物质裂解制备甲醇和合成气。在紫外光激发的条件下,以二氧化钛纳米棒负载的铜为光催化剂,甘油等多元醇和葡萄糖等糖在室温下即可生成甲醇和合成气。

  研究发现,二氧化钛表面缺陷有利于底物吸附,发生碳-碳键的裂解。通过降低溶剂体系中水的含量,可以抑制羟基自由基产生,减缓甲醇等有机物降解到二氧化碳。中间产物甲酸的分解方式影响了气相产物中一氧化碳和二氧化碳的比例。当铜载量高时,形成铜氧化物纳米颗粒,铜氧化物纳米颗粒与二氧化钛之间形成一种异质节结构,在光激发下二氧化钛产生的空穴迁移到铜氧化物上,甲酸被铜氧化物上的空穴氧化,发生脱氢反应,生成二氧化碳和氢气。当铜载量低时,单分散的铜掺杂到二氧化钛中,形成掺杂能级,甲酸在二氧化钛上发生脱水反应,生成一氧化碳和水。通过调控催化剂的能级结构和溶剂体系,可以调节生成的一氧化碳和二氧化碳的比例,一氧化碳选择性可达到90%,得到较多的合成气。该工作为生物质制备甲醇和合成气提供了新的思路。

  甲醇和合成气是石油化工、煤化工产业中大宗的化工原料。生物质是指通过光合作用而形成的有机聚合物,比如秸秆、木屑等,储量丰富且资源分布广。以生物质为原料制备甲醇和合成气,可减少对化石资源的依赖,降低二氧化碳的排放,同时从生物质制备的甲醇和合成气还可以连接生物质炼制和石油化工过程,打通生物质到石油化工路径。


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