文字 | 科way 美编 | 毛毛
如果二氧化碳能高效地“变成”汽油，
对于那些奔放地喷射着废气的烟囱来说，
又有了一个发家致富的机会。
对于正在变暖的地球来说，
无疑也是一个天大的福音。
6月12日，一项来自张江的原创科研成果，让这种事情变成可能。
近日，中科院低碳转化科学院暨上海高研院-上海科技大学低碳能源联合实验室在二氧化碳利用领域取得重大进展，创造性地采用氧化铟/分子筛
（In2O3/HZSM-5）双功能催化剂，实现了二氧化碳加氢一步转化高选择性得到液体燃料。该项研究成果已于6月12日在《自然-化学》在线发表，并已申报中国发明专利和国际PCT专利。上海高研院与上海科技大学都地处张江核心园，也是张江国家科学中心和张江科学城的主力军。
▲二氧化碳
二氧化碳的存在一直让人“喜忧参半”。一方面，它是造成全球变暖的最主要的气体，对全球气温的升高贡献度达到70%；另一方面，二氧化碳也是一种自然界大量存在的“碳源”化合物，若能借助氢气将其转化成能够作为燃料的烃类化合物，这不仅将生成巨大的经济价值，还可以有效缓解世界范围内对于化石燃料的过度依赖。如何资源化利用二氧化碳一直是全球科学家们所关心的重点问题之一。
难点在于二氧化碳是稳定氧化物，也是碳在与氧气完全燃烧后所得到的产物。由于二氧化碳分子的化学惰性——难以与其他化学物质发生反应转换成为含有两个碳原子及以上的化合物，所以现阶段二氧化碳资源化利用研究依旧集中于甲醇、甲酸（蚁酸）、甲烷（瓦斯）和一氧化碳等简单小分子化合物的合成。但这些化合物不仅加工难度较高、经济价值相对较低，历来都显得“风声大，雨点小”。除此之外，如果需要加工制成汽油，则需要附加另外的步骤才可以达成，时间和能耗成本都非常高，并且加工制得副产物较多。
▲汽油
实际上，将二氧化碳直接合成高碳烃类化合物的研究较少的一个重要原因，就是在于缺乏可高效并且抑制副产物的催化剂体系。现阶段，大多相关研究者都将自己的眼光局限于改进型的铁基费托催化剂，然而，孙予罕、钟良枢和高鹏团队却将自己的眼光放到了“域外”，发现了氧化铟/分子筛双功能催化剂的“秘密”。
这个催化剂的神奇之处在于，它可以利用氧化铟表面的高度缺陷结构“唤醒”原本十分“懒惰”的二氧化碳，使他们与氢键“相亲”。不过，相较于以往一旦唤醒便随意结合的高成功率“相亲活动”，氧化铟的存在让二氧化碳在转化为含氧中间体的同时变得更加“眼光挑剔”，不愿与那么多的氢键凑合“过日子”，而甲烷的生成也因此得到了抑制；另一方面，分子筛的存在让中间体得以直接发生偶联反应得到汽油烃类组分，也就是我们所说的汽油。
▲全球变暖
上海科学家研发的催化剂效果如何，一组数据可以加以说明：团队所获得的烃类产物中汽油烃类组分（碳数为5~11的烃类化合物）的选择性高达近80%，以高辛烷值的异构烃为主；副产物甲烷损能性小于1%，较之以往汽油烃类组分仅占50%以下，但甲烷含量可占15%~20%的质量情况有了巨大飞跃。
目前，该研发团队已经完成了催化剂的制备放大，并且得到了高机械强度的工业尺寸颗粒催化剂，具备了在工业条件下该催化剂体系示范应用的条件。“不过目前氢气的制备成本较高，期望将来可以通过清洁能源电解水得到廉价的氢气。”研究员钟良枢说道，所以该项技术还需要依靠氢气制备技术的发展从而得到大范围应用。
