央廣網(wǎng)大連12月20日消息（記者賈鐵生 通訊員陳瑞雪 高鶴華）近日，中科院大連化物所鄧德會研究員團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)電催化一氧化碳高選擇性直接制備乙烯，為高選擇性、低能耗地通過一氧化碳制備乙烯提供了新思路。

　　乙烯是重要的基本有機(jī)化工原料，在合成乙醇、乙醛、乙苯以及制造塑料、合成橡膠和合成纖維等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前，石腦油催化裂解是工業(yè)上制備乙烯的主要方法之一，該方法通常需要800攝氏度以上的高溫，還會產(chǎn)生氮氧化物和二氧化碳等廢氣，帶來環(huán)境污染的問題。近年來，研究人員也發(fā)展了非石油路徑。例如通過費(fèi)托合成反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化生成高附加值制的C2-C4烯烴，但是該過程除了需要200至450攝氏度的高溫和5至50巴的高壓等苛刻條件之外，根據(jù)費(fèi)托合成的產(chǎn)物分布規(guī)律，C2產(chǎn)物的選擇性往往低于30%，并且產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成碳資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，急需發(fā)展高選擇性、環(huán)境友好、條件溫和的乙烯制備方法。

　　該團(tuán)隊(duì)在優(yōu)化銅基催化劑的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)電極的疏水性來增加一氧化碳的擴(kuò)散速率，有效促進(jìn)了一氧化碳分子在銅基催化劑表面的碳碳偶聯(lián)過程。通過利用水作還原劑，在常溫常壓的溫和條件下實(shí)現(xiàn)了一氧化碳高選擇性地電催化生成乙烯。一氧化碳電催化還原到乙烯的法拉第效率高達(dá)52.7%。相比于傳統(tǒng)費(fèi)托合成，該過程完全沒有二氧化碳的生成，基于一氧化碳轉(zhuǎn)化計(jì)算，生成乙烯的選擇性在70%左右，這打破了費(fèi)托合成中C2產(chǎn)物30%的選擇性限制。同時，該團(tuán)隊(duì)與蘇海燕研究員、張東輝院士等合作，結(jié)合密度泛函理論計(jì)算研究了反應(yīng)活性位和反應(yīng)過程，對比生成乙烯和乙醇的反應(yīng)中間體和路徑，發(fā)現(xiàn)Cu(100)晶面是最有利于一氧化碳電轉(zhuǎn)化生成乙烯的活性位，這為后續(xù)催化劑的設(shè)計(jì)指明了方向。

　　相關(guān)研究成果以通訊形式發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》上，并被選為熱點(diǎn)文章。上述工作得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金項(xiàng)目、教育部能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心（2011·iChEM）的資助。