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近日，江南大学化学与材料工程学院刘小浩教授团队提出了一种全新的催化剂设计策略——通过结构封装法，构筑双钯位点-纳米“蓄水”膜反应器，实现了二氧化碳在温和条件下连续流一步无副反应高效稳定制乙醇。
相关研究成果于本月发表在国际顶级催化期刊《美国化学会·催化》(ACS Catal.2023, 13, 7110-7121)。江南大学化学与工程学院博士研究生陈杰和硕士研究生查雅君为文章的共同第一作者，江南大学化学与工程学院刘小浩教授为文章的通讯作者。
乙醇，俗称酒精，既是重要的基础化学品，又与人们的日常生活息息相关，可用于制造饮料、消毒剂、车用燃料。同时，乙醇还可以转化为乙烯和下游高价值化工产品。
在乙醇制备方面，工业上一般采用粮食发酵法和煤基乙醇技术。粮食发酵法制备乙醇不可避免出现“与人争粮”的局面，煤基乙醇工艺路线复杂、且制造乙醇过程中会产生大量的二氧化碳。
近年来，科学家已经开发了多种途径将二氧化碳转化为乙醇，比如光催化、电催化、以及间歇釜热催化。但都无法实现可控精准增碳定向生成乙醇，且易产生大量低价值的副产物。
此次，研究人员创新性地采用“结构封装法”精准构筑“双钯催化位点”-纳米“蓄水”膜反应器，合成的催化剂结构类似于一个胶囊，胶囊内部封装了二氧化铈载体分散的双钯催化剂。胶囊的壳层具有高选择性，疏水修饰后，保证内部生成的水富集而产物乙醇可以溢出。其中的水环境可以稳定双钯活性位点，该催化剂能够实现温和条件下（3 MPa，240 ℃）二氧化碳近100%选择性高效稳定转化为乙醇。
刘小浩介绍，该催化剂的合成工艺和催化反应路线简单，具备大规模工业化应用前景。
此外，二氧化碳（CO2）因其强温室效应导致全球气候显著变暖和极端天气频繁出现，已引起全球各国高度重视。作为一种碳源，该研究的突破性进展奠定了CO2精准催化增碳的理论基础，为捕捉和利用温室气体CO2开辟了新的路径。
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