研究突破 - 中国科学院大连化学物理研究所团队联合意大利的里雅斯特大学在光催化氢气异裂领域取得新进展 实现了常温条件下氢气异裂 [1] - 研究成果于9月5日发表在《科学》杂志上 [1] - 团队突破光生电子和空穴"单独"引发半反应的光催化转化方式 提出利用光生电子和空穴构建空间邻近正负电荷中心实现氢气异裂 [2] 技术原理 - 氢气活化存在均裂和异裂两种机制 异裂能产生极性的氢物种 可提高化工产品生成速率并减少副反应 [1] - 以金/二氧化钛为模型催化剂 通过紫外光激发使电子迁移到金纳米颗粒并被束缚 同时光生空穴在界面处被捕获 形成空间邻近的束缚态电子-空穴对 [2] - 紫外光增强可不断提高氢气异裂效率 [2] 应用验证 - 使用惰性二氧化碳还原反应验证光诱导氢气异裂优势 产生的氢物种可在常温下将二氧化碳全部转化为乙烷 [2] - 通过串联乙烷转化为乙烯装置 可将二氧化碳近乎完全还原为乙烯 [2] - 催化剂稳定运行超过1500小时不失活 [2] 产业价值 - 加氢反应约占四分之一化工反应过程 涉及至少一步加氢反应 [1] - 以氢气和二氧化碳为原料制备乙烷、乙烯等高附加值产品 可大幅降低传统加氢过程能耗 [3] - 减少二氧化碳排放 助力碳资源优化利用 [3] - 未来将发展光与光热耦合的工业化技术路径 为现代煤化工升级转型提供新模式 [3]