科研人员以二氧化碳为原料实现醋酸“零碳”制造

记者5日从华中科技大学获悉，该校光电信息学院庞元杰教授团队以醋酸为目标产物，联合多伦多大学、武汉理工大学等高校科研人员，通过电催化二氧化碳还原技术，实现醋酸“零碳”制造。相关成果于近日发表在国际著名学术期刊《自然》。

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。现有工业方法每生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳。

庞元杰团队历时4年，实现以二氧化碳为原料高效制备醋酸。该实验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、稳定性上打破现有世界纪录。

庞元杰介绍，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。

“为了稳定醋酸的生成率，我们要解决的首要问题是反应装置的设计与搭建，其次是催化剂的选择。”庞元杰表示，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。

据介绍，利用该技术，不仅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应用。

此外，该技术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，使乙醇能够更大范围地应用于清洁能源。