“太陽能是自然界取之不盡用之不竭的綠色能源尸褪。”
“二氧化碳分子式的排列就像兩個人緊緊拉著手破婆，這種結構讓二氧化碳分子極具化學惰性邪乍。我們要做的就是強迫它在相對溫和的條件下與別的物質發(fā)生反應，把它變廢為寶噪旭。”在天津大學化工學院鞏金龍教授眼里虫埂，如何催化“懶惰”的二氧化碳是實現(xiàn)其變廢為寶的關鍵。
在過去3年中淘这，鞏金龍團隊在國家重點研發(fā)計劃項目的支持下，通過深入研究二氧化碳化學催化轉化過程巩剖，突破了二氧化碳資源化所面臨的能耗高铝穷、效率低、產品附加值低等瓶頸問題佳魔，為其轉化利用技術的大范圍推廣奠定了科學基礎讳蜂，研究成果處于世界領先水平。
“零排放”轉化：最難也是標準最高的路
全世界每天有大量二氧化碳被排放到大氣中惧仪，資源化高效利用是實現(xiàn)減排的重要途徑两猛，同時也是一個世界性難題。一直以來蠕艳，我國使用的常規(guī)二氧化碳轉化技術都需要高溫椭肝、高壓和催化劑，獲取這些條件離不開能源的使用磺则。在我國以煤炭為主的能源背景下玩困，傳統(tǒng)技術會導致額外的二氧化碳的排放。
“不能在轉化過程中產生新的二氧化碳牧俩，否則就成了拆東墻補西墻脉鼻。轉化得算總賬，轉化量大于排放量才劃算，我們的目標是零排放度姑，讓二氧化碳實現(xiàn)凈轉化穷窃。”鞏金龍團隊一開始就選擇了一條最難的、也是標準最高的道路趁尼。
二氧化碳轉化的難度在于檐什，其分子結構極其穩(wěn)定，轉化需要注入很高的能量,且二氧化碳轉化的路徑復雜弱卡，轉化后產物眾多、純度不佳住册。因此轉化路徑和催化劑的選擇極其重要婶博。
鞏金龍團隊把目光聚焦到太陽能。“太陽能是自然界取之不盡用之不竭的綠色能源荧飞。”鞏金龍說凡人，他們想到了樹葉的光合作用，一片樹葉通過光合作用叹阔，吸收光能挠轴，把二氧化碳和水轉變?yōu)楦荒艿挠袡C物，同時釋放氧氣耳幢。但是樹葉的能量轉化效率太低了岸晦，只有0.1%—1%。“我們要做的催化劑就像是一片能量轉化效率是普通樹葉百倍的人工樹葉痪僵。”利用太陽能螃浑，人工樹葉在催化劑的作用下把水和二氧化碳高效地轉化為甲醇、甲烷等含碳分子暮诫，直接就可以作為燃料再次利用诵城。
上萬次實驗實現(xiàn)“人工樹葉”設想
要實現(xiàn)“人工樹葉”的設想，需要建立新型二氧化碳催化轉化反應體系参唆，找到更高效的催化劑慷组。然而這種開創(chuàng)性的研究實在太前沿∏螅回憶起最初的研究溢棱，鞏金龍感慨地說：“我們的研究完完全全是從零開始的。”
從0到1的轉變是場異常艱辛的跋涉跪篷。首先刊搁，進行實驗的設備沒有現(xiàn)成的商業(yè)化裝置可以購買，全靠研究團隊自己探索設計開發(fā)桃姐。從繪圖設計钻局，到材料、工具的選擇口柳，到最終動手安裝都是靠科研人員自己完成苹粟。其次有滑，選擇哪種催化劑更高效，也全靠摸索著嘗試嵌削，實驗失敗幾乎成了常態(tài)毛好。
“雖然沒仔細統(tǒng)計過，但是不夸張地說苛秕，我們進行了上萬次實驗肌访，失敗、總結艇劫、調整方案吼驶，而后再進行實驗。那段時間幾乎每天都這樣周而復始循環(huán)地工作著店煞。”鞏金龍回憶說蟹演。
在研發(fā)過程中，鞏金龍團隊還面臨著來自美國和日本同行的激烈競爭顷蟀。在這種壓力和動力下酒请，團隊的科研人員每天都在和時間賽跑。
最終他們經(jīng)過三年多的研究展管，實現(xiàn)了利用太陽能陕牲、氫能等綠色能源，在溫和條件下進行二氧化碳的高效轉化恼睹，建立了新型的“光電催化二氧化碳還原”“二氧化碳加氫還原”途徑士涤，打通了從二氧化碳到液體燃料和高附加值化學品的綠色轉化通道，實現(xiàn)了將二氧化碳還原為甲醇和其他碳氫燃料的新突破狞衷。在轉化過程中剩耸，其含碳產物的產率高達92.6%，其中甲醇的選擇性為53.6%久耍，達到世界領先水平士宏。相關研究成果作為封面熱點論文，在《德國應用化學》《能源與環(huán)境科學》等國際知名期刊上發(fā)表椭皿。
二氧化碳礦化效率為世界最高水平
在基礎性研究走在前沿的同時掐悄，鞏金龍團隊也致力于二氧化碳礦化轉化等實際應用方面的研究。鞏金龍教授幽默地說：“我們的研究不能都這么高冷刻渔，也要接地氣呀帅刀。”
這個“接地氣”的研究就是針對目前二氧化碳轉化過程經(jīng)濟性不佳的狀況，通過“離子液體協(xié)同催化轉化”“非堿性礦礦化利用”等措施远剩，使用更高效的催化劑扣溺，制備出高附加值的聚碳酸酯和鈦白粉等精細化學品，為二氧化碳礦化轉化的產業(yè)化應用奠定基礎。
鞏金龍介紹锥余，我國目前每年有2000萬噸含鈦腹纳、鋁等成分的煉鋼高爐渣無法得到利用。他們的技術可以在礦化固定二氧化碳的同時驱犹，高效回收鈦嘲恍、鋁等金屬元素，而礦化過程中得到的高純度鈦白粉可以應用于染料制作雄驹，實現(xiàn)了高爐渣的資源化充分利用佃牛。目前，這項技術的二氧化碳礦化效率達到了200公斤/噸（非堿性礦）医舆，為世界最高水平吁脱。如今，研究團隊正在開展年處理300噸含鈦高爐渣制備高純度鈦白粉的擴大試驗彰莲。
“二氧化碳分子式的排列就像兩個人緊緊拉著手破婆，這種結構讓二氧化碳分子極具化學惰性邪乍。我們要做的就是強迫它在相對溫和的條件下與別的物質發(fā)生反應，把它變廢為寶噪旭。”在天津大學化工學院鞏金龍教授眼里虫埂，如何催化“懶惰”的二氧化碳是實現(xiàn)其變廢為寶的關鍵。
在過去3年中淘这，鞏金龍團隊在國家重點研發(fā)計劃項目的支持下，通過深入研究二氧化碳化學催化轉化過程巩剖，突破了二氧化碳資源化所面臨的能耗高铝穷、效率低、產品附加值低等瓶頸問題佳魔，為其轉化利用技術的大范圍推廣奠定了科學基礎讳蜂，研究成果處于世界領先水平。
“零排放”轉化：最難也是標準最高的路
全世界每天有大量二氧化碳被排放到大氣中惧仪，資源化高效利用是實現(xiàn)減排的重要途徑两猛，同時也是一個世界性難題。一直以來蠕艳，我國使用的常規(guī)二氧化碳轉化技術都需要高溫椭肝、高壓和催化劑，獲取這些條件離不開能源的使用磺则。在我國以煤炭為主的能源背景下玩困，傳統(tǒng)技術會導致額外的二氧化碳的排放。
“不能在轉化過程中產生新的二氧化碳牧俩，否則就成了拆東墻補西墻脉鼻。轉化得算總賬，轉化量大于排放量才劃算，我們的目標是零排放度姑，讓二氧化碳實現(xiàn)凈轉化穷窃。”鞏金龍團隊一開始就選擇了一條最難的、也是標準最高的道路趁尼。
二氧化碳轉化的難度在于檐什，其分子結構極其穩(wěn)定，轉化需要注入很高的能量,且二氧化碳轉化的路徑復雜弱卡，轉化后產物眾多、純度不佳住册。因此轉化路徑和催化劑的選擇極其重要婶博。
鞏金龍團隊把目光聚焦到太陽能。“太陽能是自然界取之不盡用之不竭的綠色能源荧飞。”鞏金龍說凡人，他們想到了樹葉的光合作用，一片樹葉通過光合作用叹阔，吸收光能挠轴，把二氧化碳和水轉變?yōu)楦荒艿挠袡C物，同時釋放氧氣耳幢。但是樹葉的能量轉化效率太低了岸晦，只有0.1%—1%。“我們要做的催化劑就像是一片能量轉化效率是普通樹葉百倍的人工樹葉痪僵。”利用太陽能螃浑，人工樹葉在催化劑的作用下把水和二氧化碳高效地轉化為甲醇、甲烷等含碳分子暮诫，直接就可以作為燃料再次利用诵城。
上萬次實驗實現(xiàn)“人工樹葉”設想
要實現(xiàn)“人工樹葉”的設想，需要建立新型二氧化碳催化轉化反應體系参唆，找到更高效的催化劑慷组。然而這種開創(chuàng)性的研究實在太前沿∏螅回憶起最初的研究溢棱，鞏金龍感慨地說：“我們的研究完完全全是從零開始的。”
從0到1的轉變是場異常艱辛的跋涉跪篷。首先刊搁，進行實驗的設備沒有現(xiàn)成的商業(yè)化裝置可以購買，全靠研究團隊自己探索設計開發(fā)桃姐。從繪圖設計钻局，到材料、工具的選擇口柳，到最終動手安裝都是靠科研人員自己完成苹粟。其次有滑，選擇哪種催化劑更高效，也全靠摸索著嘗試嵌削，實驗失敗幾乎成了常態(tài)毛好。
“雖然沒仔細統(tǒng)計過，但是不夸張地說苛秕，我們進行了上萬次實驗肌访，失敗、總結艇劫、調整方案吼驶，而后再進行實驗。那段時間幾乎每天都這樣周而復始循環(huán)地工作著店煞。”鞏金龍回憶說蟹演。
在研發(fā)過程中，鞏金龍團隊還面臨著來自美國和日本同行的激烈競爭顷蟀。在這種壓力和動力下酒请，團隊的科研人員每天都在和時間賽跑。
最終他們經(jīng)過三年多的研究展管，實現(xiàn)了利用太陽能陕牲、氫能等綠色能源，在溫和條件下進行二氧化碳的高效轉化恼睹，建立了新型的“光電催化二氧化碳還原”“二氧化碳加氫還原”途徑士涤，打通了從二氧化碳到液體燃料和高附加值化學品的綠色轉化通道，實現(xiàn)了將二氧化碳還原為甲醇和其他碳氫燃料的新突破狞衷。在轉化過程中剩耸，其含碳產物的產率高達92.6%，其中甲醇的選擇性為53.6%久耍，達到世界領先水平士宏。相關研究成果作為封面熱點論文，在《德國應用化學》《能源與環(huán)境科學》等國際知名期刊上發(fā)表椭皿。
二氧化碳礦化效率為世界最高水平
在基礎性研究走在前沿的同時掐悄，鞏金龍團隊也致力于二氧化碳礦化轉化等實際應用方面的研究。鞏金龍教授幽默地說：“我們的研究不能都這么高冷刻渔，也要接地氣呀帅刀。”
這個“接地氣”的研究就是針對目前二氧化碳轉化過程經(jīng)濟性不佳的狀況，通過“離子液體協(xié)同催化轉化”“非堿性礦礦化利用”等措施远剩，使用更高效的催化劑扣溺，制備出高附加值的聚碳酸酯和鈦白粉等精細化學品，為二氧化碳礦化轉化的產業(yè)化應用奠定基礎。
鞏金龍介紹锥余，我國目前每年有2000萬噸含鈦腹纳、鋁等成分的煉鋼高爐渣無法得到利用。他們的技術可以在礦化固定二氧化碳的同時驱犹，高效回收鈦嘲恍、鋁等金屬元素，而礦化過程中得到的高純度鈦白粉可以應用于染料制作雄驹，實現(xiàn)了高爐渣的資源化充分利用佃牛。目前，這項技術的二氧化碳礦化效率達到了200公斤/噸（非堿性礦）医舆，為世界最高水平吁脱。如今，研究團隊正在開展年處理300噸含鈦高爐渣制備高純度鈦白粉的擴大試驗彰莲。
