0
关键词：
光催化,二氧化碳,还原,碳氢化合物
发表时间：
2012-07-09 11:13:23
摘要: 综述了光催化还原 CO2 的研究进展, 并重点介绍了本课题组在光催化还原 CO2 为碳氢燃料方面的研究工作, 通过该途径可降低 CO2 在大气中的排放浓度, 还可将 CO2 转化为烷烃、醇或其它有机物质, 从而实现碳材料的再循环使用. 最后展望了该研究领域的前景.
当前世界能源消耗的 80% 仍来自于以石油、煤、天然气等为主的化石能源. 从经济、环境和社会的角度来看, 这种能源供应和消费趋势显然是不可持续的. 一方面, 能源需求的快速增长将加重人们对能源供应安全的担忧; 另一方面, 与现有能源制度有关的碳排放强度呈明显上升的趋势. 碳排放的显著增加打破了自然界的碳循环平衡, 导致大气中以 CO2 为主的温室气体的浓度持续增加. 如何稳定控制大气中温室气体浓度 (450 ppm 左右) 的方案迅速成为研究热点, 引起了环境、能源、物理、化学等交叉学科研究者的极大兴趣.
降低大气中 CO2 浓度的方法有很多. 其中较为关注的是 CO2 的捕集、运输和埋存三个环节的系统技术 (CCS); 但该 CCS 技术需要额外的能量消耗,同时安全性和对生态的破坏也使得其发展受到挑战 [1~4]. 近年来, 一些关于 CO2 转化利用技术也备受关注. 例如, 将 CO2 作为原料用于尿素、纯碱以及碳酸饮料的生产; 通过热化学转化法将 CO2 转化为有机物加以利用; 利用金属电极还原 CO2 的水或非水溶液生成烃类或醇类化学燃料. 值得指出的是, CO2是热力学十分稳定的化合物, 以其为原料生产的产物都是它的还原产物; 要想完成这种转化必须对CO2 进行活化, 即必须向 CO2 输入很高的电子形式的能量. 换句话说, 任何大规模使用 CO2 工艺都潜在耗能. 加工 CO2 的工艺不仅要继续消耗化石能源, 而且在燃烧过程中直接排放更多的 CO2. 因此,开发低能耗的 CO2 转化和利用技术对脱碳能源系统的建立具有重要的战略意义.
人工光合成是 CO2 转化和利用的创新技术. 它利用太阳能激发半导体光催化材料产生光生电子-空穴, 以诱发氧化-还原反应将 CO2 和 H2O 合成碳氢燃料. 与其它方法相比, 该过程在常温常压下进行, 原料简单易得, 直接利用太阳能无需耗费辅助能源, 可真正实现碳材料的循环使用, 因而被认为是最具前景的 CO2 转化方法. CO2 的光还原路线包括匀相催化技术和多相催化技术. 其中后者又包括光电催化和纯光催化技术. 本文结合本课题组在光催化CO2 转化为碳氢燃料方面的最新研究工作, 总结了近年来半导体光催化 CO2 还原的研究进展.
降低大气中 CO2 浓度的方法有很多. 其中较为关注的是 CO2 的捕集、运输和埋存三个环节的系统技术 (CCS); 但该 CCS 技术需要额外的能量消耗,同时安全性和对生态的破坏也使得其发展受到挑战 [1~4]. 近年来, 一些关于 CO2 转化利用技术也备受关注. 例如, 将 CO2 作为原料用于尿素、纯碱以及碳酸饮料的生产; 通过热化学转化法将 CO2 转化为有机物加以利用; 利用金属电极还原 CO2 的水或非水溶液生成烃类或醇类化学燃料. 值得指出的是, CO2是热力学十分稳定的化合物, 以其为原料生产的产物都是它的还原产物; 要想完成这种转化必须对CO2 进行活化, 即必须向 CO2 输入很高的电子形式的能量. 换句话说, 任何大规模使用 CO2 工艺都潜在耗能. 加工 CO2 的工艺不仅要继续消耗化石能源, 而且在燃烧过程中直接排放更多的 CO2. 因此,开发低能耗的 CO2 转化和利用技术对脱碳能源系统的建立具有重要的战略意义.
人工光合成是 CO2 转化和利用的创新技术. 它利用太阳能激发半导体光催化材料产生光生电子-空穴, 以诱发氧化-还原反应将 CO2 和 H2O 合成碳氢燃料. 与其它方法相比, 该过程在常温常压下进行, 原料简单易得, 直接利用太阳能无需耗费辅助能源, 可真正实现碳材料的循环使用, 因而被认为是最具前景的 CO2 转化方法. CO2 的光还原路线包括匀相催化技术和多相催化技术. 其中后者又包括光电催化和纯光催化技术. 本文结合本课题组在光催化CO2 转化为碳氢燃料方面的最新研究工作, 总结了近年来半导体光催化 CO2 还原的研究进展.
赵双宁发布的其他共享资料
-
-
关键词： 固载化,三氯化铝,异构化,硅胶,氧化铝 发表时间： 2012-07-09 11:09:39
-
关键词： 光度法,钢,镍 发表时间： 2012-07-09 11:08:04
-
关键词： 钯,钙,甲醇裂解,氧化铈,氧化锆,氧化铝 发表时间： 2012-07-09 11:07:04
-
关键词： 甲苯,甲醇,烷基化,对二甲苯 发表时间： 2012-07-09 11:03:09
-
关键词： 芫花根,HPLC,指纹图谱 发表时间： 2011-06-22 15:06:44