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随着人类对化石能源的大量使用，全球变暖正在逐渐成为关乎人类生存的不可忽视的重要课题。在碳中和背景下，一些科学家认为，二氧化碳作为温室效应的罪魁祸首，特别是水泥制造、啤酒厂和燃料加工设施释放的高纯度二氧化碳，有期望可以被视为合成目前原本由化石资源所生产的化学品的替代品和候选者。

 

在各个国家对这一领域展开研究的时候，中国科学家突破世界纪录值，常压下二氧化碳加氢制长链烯烃，最高达到了66.9%，等同世界纪录值，引起了全世界的关注。

 

长链烯烃在精细化工领域具有广泛应用，例如用于合成洗涤剂、高辛烷值汽油、润滑油、农药、增塑剂生产等。目前，工业合成长链烯烃的普遍方法是基于乙烯的齐聚反应，而乙烯主要来自于石油资源。与之相比，利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接制备长链烯烃，则会产生巨大的环境效益。

 

二氧化碳加氢制备长链烯烃主要分为三步：

01二氧化碳加氢到一氧化碳

02一氧化碳加氢到甲基和亚甲基

03甲基和亚甲基在催化剂表面聚合得到长链化合物

根据勒夏特列原理，常压不利于长链烯烃的形成，目前二氧化碳加氢制备长链烯烃多在高压反应条件下进行。但由于电解水设备规模小、布局分散，为了直接对接电解水制氢，需要使二氧化碳加氢反应在常压下进行。

 

该反应的主要难点在于甲基和亚甲基的聚合需要足够高的压力，在常压条件下无法产生足够多的甲基和亚甲基，从而难以聚合形成长链产物。

 

为了解决常压下的二氧化碳制长链烯烃，中国科学家开发出的铜—碳化铁界面型催化剂，铜具备一氧化碳的非解离吸附能力，碳化铁能催化生成甲基和亚甲基。在铜和碳化铁的界面处，铜位点吸附的一氧化碳插入到甲基和亚甲基的端基，然后加氢脱水形成新的甲基和亚甲基单元，如此循环往复使碳链增长，最后脱附形成长链烯烃。该催化剂在常压条件下对长链烯烃的选择性高达66.9%，与目前文献报道的在高压反应条件下的世界纪录值（66.8%）相当。

 

事实上，将二氧化碳人工转化为高附加值化合物，“变废为宝”不止这一例。今年4月28日，《自然·催化》发表了一项最新研究成果。我国科研人员通过电催化结合生物合成的方式，将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，并进一步利用微生物合成葡萄糖和脂肪酸（油脂）。

 

去年9月，我国科学家还首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，相关成果由国际知名学术期刊《科学》发表。

近年来，随着新能源发电的迅速崛起，电力成本下降，二氧化碳电还原技术已经具备与依赖化石能源的传统化工工艺竞争的潜力。因此，高效的二氧化碳电还原制备高附加值化学品和燃料的工艺被学界认为是建设未来“零碳排放”物质转化的重要研究方向之一。

文章来源：中国化工报