一、引言

      隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加速，二氧化碳（CO?）排放導(dǎo)致的氣候變化已成為人類社會(huì)面臨的重大挑戰(zhàn)。根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，2023 年全球 CO?排放量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平，給生態(tài)環(huán)境和人類生活帶來(lái)了巨大威脅。與此同時(shí)，傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭促使人們迫切需要尋找可持續(xù)的能源解決方案。在這一背景下，二氧化碳加氫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅為 CO?的減排提供了有效途徑，還能將 CO?轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品和燃料，實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用，為可持續(xù)發(fā)展提供了新的契機(jī)。

二、二氧化碳加氫技術(shù)原理

2.1 基本化學(xué)反應(yīng)

      二氧化碳加氫反應(yīng)涉及多個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其核心反應(yīng)是 CO?與 H?在催化劑作用下發(fā)生加氫反應(yīng)，生成不同的產(chǎn)物，主要包括甲醇（CH?OH）、低碳烯烴（C? - C?烯烴）和烷烴等。以生成甲醇為例，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：
       CO? + 3H? ? CH?OH + H?O
      該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，且為放熱反應(yīng)。根據(jù)勒夏特列原理，低溫高壓有利于反應(yīng)向生成甲醇的方向進(jìn)行。然而，實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中，由于 CO?的化學(xué)惰性，需要較高的溫度來(lái)活化 CO?分子，這就需要在反應(yīng)條件的選擇上進(jìn)行權(quán)衡。

2.2 反應(yīng)路徑

      二氧化碳加氫制甲醇的反應(yīng)路徑主要有兩種主流觀點(diǎn)：甲酸鹽路徑和逆水煤氣變換（RWGS） + CO 加氫路徑。

      在甲酸鹽路徑中，CO?首先加氫形成甲酸鹽（HCOO*），接著進(jìn)一步加氫依次生成二氧代亞甲基（H?COO*）、甲醛（H?CO*）、甲氧基（H?CO*），最終生成甲醇（CH?OH）。研究表明，Cu 基催化劑對(duì)甲酸鹽路徑具有較好的催化活性，其中 Cu 的分散度和表面狀態(tài)對(duì)反應(yīng)的中間產(chǎn)物穩(wěn)定性和反應(yīng)速率起著關(guān)鍵作用。

      逆水煤氣變換 + CO 加氫路徑則是 CO?先通過(guò)逆水煤氣變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為 CO，即：
      CO? + H? ? CO + H?O
      然后 CO 再進(jìn)一步加氫生成甲醇：
      CO + 2H? ? CH?OH
     該路徑中，CO 的生成是關(guān)鍵步驟，需要合適的催化劑來(lái)促進(jìn)逆水煤氣變換反應(yīng)的進(jìn)行，并控制后續(xù) CO 加氫生成甲醇的選擇性。

     對(duì)于二氧化碳加氫制低碳烯烴，反應(yīng)路徑更為復(fù)雜，通常涉及多個(gè) C - C 鍵的形成和增長(zhǎng)過(guò)程。一般認(rèn)為，首先 CO?通過(guò)加氫轉(zhuǎn)化為 CO，然后 CO 在催化劑表面發(fā)生鏈增長(zhǎng)反應(yīng)生成低碳烯烴。在此過(guò)程中，催化劑的酸性位和金屬活性位的協(xié)同作用對(duì)產(chǎn)物的選擇性起著決定性作用。例如，在一些雙功能催化劑體系中，金屬活性位負(fù)責(zé) CO?的加氫和 CO 的生成，而酸性位則促進(jìn) CO 的鏈增長(zhǎng)和烯烴的生成。

三、二氧化碳加氫技術(shù)的應(yīng)用

3.1 合成甲醇

      甲醇作為一種重要的基礎(chǔ)化工原料，在化工、能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。通過(guò)二氧化碳加氫合成甲醇，不僅可以實(shí)現(xiàn) CO?的資源化利用，還能為甲醇的生產(chǎn)提供一種可持續(xù)的途徑。目前，工業(yè)上二氧化碳加氫制甲醇的工藝主要采用固定床反應(yīng)器和漿態(tài)床反應(yīng)器。

      在固定床反應(yīng)器中，催化劑以固體顆粒的形式填充在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)物氣體通過(guò)催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)。該工藝具有操作簡(jiǎn)單、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但存在催化劑床層溫度分布不均勻、傳熱效率低等問(wèn)題，容易導(dǎo)致催化劑局部過(guò)熱，影響催化劑的壽命和反應(yīng)性能。

      漿態(tài)床反應(yīng)器則是將催化劑分散在惰性液體介質(zhì)中，反應(yīng)物氣體以鼓泡的形式通過(guò)漿態(tài)床進(jìn)行反應(yīng)。這種反應(yīng)器具有良好的傳熱和傳質(zhì)性能，能夠有效避免催化劑床層的熱點(diǎn)問(wèn)題，提高反應(yīng)的穩(wěn)定性和催化劑的使用壽命。同時(shí)，漿態(tài)床反應(yīng)器還具有較高的生產(chǎn)能力和靈活性，可適應(yīng)不同規(guī)模的生產(chǎn)需求。

      近年來(lái)，隨著催化劑技術(shù)的不斷進(jìn)步，二氧化碳加氫制甲醇的反應(yīng)效率和選擇性得到了顯著提高。例如，一些新型的 Cu - Zn - Al 基催化劑通過(guò)對(duì)催化劑組成和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在溫和的反應(yīng)條件下即可實(shí)現(xiàn)較高的 CO?轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性。此外，研究人員還通過(guò)添加助劑、改變載體等方式對(duì)催化劑進(jìn)行改性，進(jìn)一步提高催化劑的性能。

3.2 制備低碳烯烴

      低碳烯烴（如乙烯、丙烯等）是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要基石，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、纖維等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的低碳烯烴生產(chǎn)主要依賴于石油化工路線，面臨著原料資源有限和環(huán)境污染等問(wèn)題。二氧化碳加氫制低碳烯烴技術(shù)為低碳烯烴的生產(chǎn)提供了一條新的、可持續(xù)的途徑。

     在二氧化碳加氫制低碳烯烴的研究中，雙功能催化劑體系表現(xiàn)出了良好的性能。這類催化劑通常由金屬活性組分和酸性分子篩組成。金屬活性組分負(fù)責(zé) CO?的加氫和 CO 的生成，而酸性分子篩則通過(guò)其孔道結(jié)構(gòu)和酸性位促進(jìn) CO 的鏈增長(zhǎng)和烯烴的生成。例如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開(kāi)發(fā)的 ZnCrOx/SAPO - 34 雙功能催化劑，在二氧化碳加氫制低碳烯烴反應(yīng)中表現(xiàn)出了較高的 CO?轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性，尤其是對(duì)乙烯和丙烯的選擇性較高。

      此外，研究人員還通過(guò)對(duì)催化劑的制備方法、組成比例以及反應(yīng)條件的優(yōu)化，進(jìn)一步提高低碳烯烴的產(chǎn)率和選擇性。例如，通過(guò)調(diào)控分子篩的酸性和孔道結(jié)構(gòu)，可以有效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高目標(biāo)產(chǎn)物低碳烯烴的選擇性。同時(shí)，采用合理的反應(yīng)工藝，如優(yōu)化反應(yīng)溫度、壓力和氣體空速等參數(shù)，也能夠改善反應(yīng)性能，提高生產(chǎn)效率。

3.3 合成汽油

      將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為汽油等高能量密度的液體燃料，對(duì)于緩解全球能源危機(jī)和減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴具有重要意義。近年來(lái)，科研人員在二氧化碳加氫制汽油方面取得了重要突破。

      中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種二氧化碳加氫制汽油的技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)設(shè)計(jì)一種新型的多功能催化劑體系，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳向汽油組分烴類的高效轉(zhuǎn)化。在該催化劑體系中，多種活性組分協(xié)同作用，首先將 CO?加氫轉(zhuǎn)化為 CO，然后 CO 經(jīng)過(guò)一系列的鏈增長(zhǎng)和加氫反應(yīng)生成汽油餾分的烴類化合物。所生產(chǎn)的汽油產(chǎn)品符合國(guó) VI 標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的辛烷值和清潔度。

      該技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)為二氧化碳加氫制汽油的工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，相關(guān)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了千噸級(jí)中試裝置的建設(shè)和運(yùn)行，驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性和穩(wěn)定性。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和成本的降低，二氧化碳加氫制汽油有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，為全球能源轉(zhuǎn)型提供新的解決方案。

四、催化劑體系

4.1 銅基催化劑

      銅基催化劑由于其對(duì)二氧化碳加氫制甲醇具有較好的活性和選擇性，在該領(lǐng)域得到了廣泛研究和應(yīng)用。傳統(tǒng)的銅基催化劑主要以 Cu - Zn - Al 為代表，其中 Cu 是活性中心，ZnO 和 Al?O?作為助劑和載體，對(duì)催化劑的性能起到重要的調(diào)節(jié)作用。

      ZnO 可以促進(jìn) Cu 的分散，提高催化劑的活性表面積，同時(shí)增強(qiáng) Cu 與載體之間的相互作用，從而提高催化劑的穩(wěn)定性。Al?O?則具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，能夠?yàn)榇呋瘎┨峁┓€(wěn)定的結(jié)構(gòu)支撐。然而，銅基催化劑在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如容易發(fā)生燒結(jié)導(dǎo)致活性降低，對(duì)逆水煤氣變換反應(yīng)的選擇性較高，從而影響甲醇的產(chǎn)率。

       為了克服這些問(wèn)題，研究人員通過(guò)添加其他助劑（如 Zr、Ce 等）對(duì)銅基催化劑進(jìn)行改性。Zr 的加入可以提高催化劑的熱穩(wěn)定性，抑制 Cu 顆粒的燒結(jié)；Ce 具有良好的儲(chǔ)氧和釋氧能力，能夠促進(jìn) CO?的活化和反應(yīng)中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，從而提高催化劑的活性和選擇性。此外，采用新的制備方法，如共沉淀法、溶膠 - 凝膠法等，也可以改善催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和性能。

4.2 貴金屬催化劑

      貴金屬催化劑（如 Pt、Pd、Ru 等）具有較高的催化活性和穩(wěn)定性，在二氧化碳加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出性能。例如，Pt 基催化劑對(duì)二氧化碳加氫制甲醇和低碳烯烴反應(yīng)具有較好的活性，能夠在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

      貴金屬催化劑的高活性主要源于其特殊的電子結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，能夠有效地吸附和活化 CO?和 H?分子。然而，貴金屬的資源稀缺和高成本限制了其大規(guī)模應(yīng)用。為了提高貴金屬催化劑的性價(jià)比，研究人員通過(guò)減小貴金屬顆粒尺寸、將貴金屬負(fù)載在高比表面積的載體上等方法，提高貴金屬的原子利用率，降低催化劑成本。同時(shí)，將貴金屬與其他非貴金屬或助劑復(fù)合，形成雙金屬或多金屬催化劑體系，利用協(xié)同效應(yīng)提高催化劑的性能，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

4.3 氧化物催化劑

      氧化物催化劑（如 In?O?、ZnO、ZrO?等）在二氧化碳加氫領(lǐng)域也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。其中，In?O?對(duì)二氧化碳加氫制甲醇具有較高的選擇性，尤其是在高溫高壓條件下，能夠有效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提高甲醇的產(chǎn)率。

      In?O?催化劑的活性中心通常被認(rèn)為是其表面的氧空位，這些氧空位能夠吸附和活化 CO?分子，促進(jìn)加氫反應(yīng)的進(jìn)行。此外，通過(guò)對(duì) In?O?進(jìn)行摻雜改性，如摻雜 Zn、Zr 等元素，可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)催化劑的電子結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。氧化物催化劑具有成本相對(duì)較低、制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其催化活性和選擇性仍有待進(jìn)一步提高，以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

4.4 復(fù)合催化劑

     復(fù)合催化劑是將兩種或兩種以上具有不同功能的催化劑組分復(fù)合在一起，利用各組分之間的協(xié)同作用，提高二氧化碳加氫反應(yīng)的性能。例如，在二氧化碳加氫制低碳烯烴的研究中，雙功能復(fù)合催化劑（如金屬氧化物 / 分子篩復(fù)合催化劑）表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

      金屬氧化物組分負(fù)責(zé) CO?的加氫和 CO 的生成，而分子篩組分則利用其酸性位和孔道結(jié)構(gòu)促進(jìn) CO 的鏈增長(zhǎng)和烯烴的生成。通過(guò)合理設(shè)計(jì)復(fù)合催化劑的組成和結(jié)構(gòu)，調(diào)控各組分之間的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)路徑和產(chǎn)物選擇性的有效控制。此外，復(fù)合催化劑還可以提高催化劑的穩(wěn)定性和抗積碳性能，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。目前，復(fù)合催化劑的研究主要集中在優(yōu)化催化劑的制備工藝、篩選合適的催化劑組分以及深入研究協(xié)同作用機(jī)制等方面，以進(jìn)一步提高其催化性能和工業(yè)化應(yīng)用潛力。

五、技術(shù)挑戰(zhàn)

5.1 催化劑性能優(yōu)化

      盡管在二氧化碳加氫催化劑的研究方面取得了一定進(jìn)展，但目前的催化劑仍難以同時(shí)滿足高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的要求。在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的活性和選擇性往往會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，這主要是由于催化劑的燒結(jié)、積碳以及活性組分的流失等原因?qū)е碌摹?/p>

      為了提高催化劑的性能，需要進(jìn)一步深入研究催化劑的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，開(kāi)發(fā)新型的催化劑材料和制備方法。例如，通過(guò)納米技術(shù)精確控制催化劑的顆粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)，提高活性組分的分散度和穩(wěn)定性；利用先進(jìn)的表征技術(shù)，如原位紅外光譜、高分辨電鏡等，深入了解催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，揭示反應(yīng)機(jī)理，為催化劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

5.2 反應(yīng)條件優(yōu)化

      二氧化碳加氫反應(yīng)的條件較為苛刻，通常需要在高溫、高壓下進(jìn)行，這不僅增加了設(shè)備投資和運(yùn)行成本，還對(duì)反應(yīng)設(shè)備的材質(zhì)和安全性提出了更高的要求。此外，高溫條件下容易導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生，降低目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。

     因此，如何優(yōu)化反應(yīng)條件，在溫和的條件下實(shí)現(xiàn)高效的二氧化碳加氫反應(yīng)，是該技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。這需要通過(guò)對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的深入研究，結(jié)合催化劑的特性，尋找最佳的反應(yīng)溫度、壓力、氣體組成和空速等參數(shù)組合。同時(shí)，開(kāi)發(fā)新型的反應(yīng)工藝和反應(yīng)器設(shè)計(jì)，如采用膜反應(yīng)器、多段式反應(yīng)器等，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的強(qiáng)化和產(chǎn)物的分離，提高反應(yīng)效率和經(jīng)濟(jì)性。

5.3 氫氣來(lái)源與成本

      氫氣是二氧化碳加氫反應(yīng)的重要原料，其來(lái)源和成本對(duì)該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用具有重要影響。目前，工業(yè)上氫氣的主要生產(chǎn)方法包括化石燃料重整（如天然氣重整、煤制氫等）、水電解制氫和生物質(zhì)制氫等。化石燃料重整制氫技術(shù)成熟、成本相對(duì)較低，但會(huì)產(chǎn)生大量的 CO?排放，與二氧化碳加氫技術(shù)的減排目標(biāo)相悖。

      水電解制氫是一種綠色的制氫方法，但其能耗較高，成本相對(duì)較高。生物質(zhì)制氫雖然具有可持續(xù)性，但目前技術(shù)尚不成熟，生產(chǎn)成本也較高。因此，開(kāi)發(fā)低成本、低碳排放的氫氣生產(chǎn)技術(shù)，如高效的太陽(yáng)能光解水制氫、新型的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制氫等，以及優(yōu)化氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)，降低氫氣的綜合成本，是推動(dòng)二氧化碳加氫技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

5.4 產(chǎn)物分離與提純

     二氧化碳加氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物通常是一個(gè)復(fù)雜的混合物，包括不同碳數(shù)的烴類、醇類以及未反應(yīng)的原料氣等，產(chǎn)物的分離和提純過(guò)程較為復(fù)雜且能耗較高。例如，在二氧化碳加氫制甲醇的過(guò)程中，產(chǎn)物中除了甲醇外，還含有大量的水、未反應(yīng)的 CO?和 H?以及少量的副產(chǎn)物，如二甲醚、甲酸甲酯等。要獲得高純度的甲醇產(chǎn)品，需要采用精餾、萃取等多種分離技術(shù)，這不僅增加了設(shè)備投資和運(yùn)行成本，還會(huì)導(dǎo)致一定的能量損失。

     因此，開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能的產(chǎn)物分離和提純技術(shù)，如采用新型的膜分離技術(shù)、吸附分離技術(shù)等，簡(jiǎn)化分離流程，降低分離能耗，對(duì)于提高二氧化碳加氫技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可行性具有重要意義。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)工藝，提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性，減少副產(chǎn)物的生成，也可以降低產(chǎn)物分離的難度和成本。

六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

6.1 生產(chǎn)成本構(gòu)成

      二氧化碳加氫技術(shù)的生產(chǎn)成本主要包括原料成本、催化劑成本、設(shè)備投資成本、能源消耗成本以及產(chǎn)物分離和提純成本等。

      原料成本中，氫氣和二氧化碳的價(jià)格是關(guān)鍵因素。如前所述，氫氣的生產(chǎn)方法和成本差異較大，目前綠氫（通過(guò)可再生能源電解水制得的氫氣）的成本相對(duì)較高，而灰氫（通過(guò)化石燃料重整制得的氫氣）雖然成本較低，但存在碳排放問(wèn)題。二氧化碳的成本則主要取決于其捕獲和運(yùn)輸方式，從工業(yè)廢氣中捕獲二氧化碳的成本相對(duì)較低，而直接從空氣中捕獲二氧化碳的成本較高。

      催化劑成本在生產(chǎn)成本中也占有一定比例，尤其是對(duì)于一些使用貴金屬或新型、復(fù)雜催化劑體系的工藝。隨著催化劑技術(shù)的不斷進(jìn)步和規(guī)模化生產(chǎn)，催化劑成本有望逐漸降低。設(shè)備投資成本與反應(yīng)工藝和規(guī)模密切相關(guān)，高溫、高壓的反應(yīng)條件需要采用特殊材質(zhì)的設(shè)備，增加了設(shè)備投資。能源消耗成本主要來(lái)自于反應(yīng)過(guò)程中的加熱、加壓以及產(chǎn)物分離等環(huán)節(jié)，優(yōu)化反應(yīng)條件和采用節(jié)能技術(shù)可以降低能源消耗成本。產(chǎn)物分離和提純成本則與產(chǎn)物的復(fù)雜程度和分離技術(shù)的效率有關(guān)，開(kāi)發(fā)高效的分離技術(shù)能夠有效降低這部分成本。

6.2 與傳統(tǒng)工藝對(duì)比

      與傳統(tǒng)的基于化石燃料的化工生產(chǎn)工藝相比，二氧化碳加氫技術(shù)在原料成本和環(huán)境成本方面具有不同的特點(diǎn)。傳統(tǒng)工藝依賴于石油、煤炭等化石燃料，隨著這些資源的逐漸稀缺，原料價(jià)格呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的 CO?排放，面臨著越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)約束和碳稅成本。

      二氧化碳加氫技術(shù)利用 CO?作為原料，若 CO?能夠從工業(yè)廢氣中低成本捕獲，在一定程度上可以降低原料成本，并且其生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放相對(duì)較低，具有較好的環(huán)境效益。然而，目前二氧化碳加氫技術(shù)的整體生產(chǎn)成本仍然較高，主要原因在于氫氣成本高、催化劑性能有待進(jìn)一步提高以及反應(yīng)條件苛刻導(dǎo)致的設(shè)備投資和能源消耗較大。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和規(guī)模化應(yīng)用，其成本有望逐漸降低，與傳統(tǒng)工藝的競(jìng)爭(zhēng)力將不斷增強(qiáng)。

6.3 規(guī)模化應(yīng)用前景

      從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，二氧化碳加氫技術(shù)具有廣闊的規(guī)模化應(yīng)用前景。隨著全球?qū)夂蜃兓瘑?wèn)題的關(guān)注度不斷提高，各國(guó)紛紛制定了碳中和目標(biāo)，這將為二氧化碳加氫技術(shù)的發(fā)展提供有力的政策支持和市場(chǎng)需求。在能源領(lǐng)域，通過(guò)二氧化碳加氫合成的甲醇、汽油等液體燃料可以作為傳統(tǒng)化石燃料的替代品，用于交通運(yùn)輸、發(fā)電等領(lǐng)域，有助于減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴，保障能源安全。

      在化工領(lǐng)域，二氧化碳加氫制得的低碳烯烴等基礎(chǔ)化工原料可以為塑料、橡膠、纖維等行業(yè)提供可持續(xù)的原料來(lái)源，推動(dòng)化工行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，二氧化碳加氫技術(shù)有望在大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用中取得突破，形成新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)和環(huán)境產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

七、未來(lái)展望

7.1 催化劑研發(fā)方向

      未來(lái)二氧化碳加氫催化劑的研發(fā)將朝著高性能、低成本、環(huán)境友好的方向發(fā)展。一方面，通過(guò)深入研究催化劑的構(gòu)效關(guān)系，利用先進(jìn)的計(jì)算化學(xué)和材料模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有全新結(jié)構(gòu)和性能的催化劑材料。例如，探索新型的二維材料、金屬有機(jī)框架（MOF）材料及其衍生材料在二氧化碳加氫反應(yīng)中的應(yīng)用，這些材料具有孔道結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)活性和選擇性的精準(zhǔn)調(diào)控。

      另一方面，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有催化劑體系，通過(guò)改進(jìn)制備工藝、添加新型助劑、調(diào)控載體性質(zhì)等手段，提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。同時(shí)，注重催化劑的綠色制備。

產(chǎn)品展示

      SSC-DPTC雙光路光熱催化系統(tǒng)，適用于光熱協(xié)同催化、光催化催化劑的評(píng)價(jià)及篩選，可用于光催化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)歷程等方面的研究。

主要應(yīng)用到高溫光熱催化反應(yīng)，光熱協(xié)同催化，具體可用于半導(dǎo)體材料的合成燒結(jié)、催化劑材料的制備、催化劑材料的活性評(píng)價(jià)、光解水制氫、光解水制氧、二氧化碳還原、氣相光催化、甲醛氣體的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等領(lǐng)域。

      SSC-DPTC雙光路光熱催化系統(tǒng)（<5MPa）為一套用于完成催化劑活性評(píng)價(jià)及篩選的固定床光熱反應(yīng)裝置，適用于氣體、液體或氣液同時(shí)進(jìn)料；氣固、液固、氣液固反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、氣相流量、液相流量的自動(dòng)控制，反應(yīng)溫度能夠?qū)崿F(xiàn)程序控制升溫（線性升溫），通過(guò)程序升溫設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間，配合GC等分析儀器對(duì)不同壓力、溫度下的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物進(jìn)行階段性在線檢測(cè)分析。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：

1、系統(tǒng)中的減壓系統(tǒng)，可與反應(yīng)氣鋼瓶直接連接，管路配有比例卸荷閥、高精度壓力表及壓力傳感器，所有溫度控制點(diǎn)、壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)均配有超溫、超壓報(bào)警，自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)。

2、進(jìn)料系統(tǒng)，通入不同的氣體時(shí)，可在流量系數(shù)表選擇或輸入對(duì)應(yīng)的氣體流量系數(shù)，實(shí)現(xiàn)氣體種類的多樣性和準(zhǔn)確性。

3、夾層控溫標(biāo)氣模塊，耐壓管體內(nèi)甲苯、乙醇等反應(yīng)液體，通入反應(yīng)氣或惰性氣體進(jìn)入模塊，將ppm級(jí)的有效氣體帶入反應(yīng)器中，通過(guò)水浴循環(huán)水機(jī)控制模塊溫度進(jìn)而控制氣體的濃度；從而大大降低實(shí)驗(yàn)成本，解決標(biāo)氣貴的難題。

4、恒壓系統(tǒng)，配合低壓、高壓雙壓力系統(tǒng)使用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)壓力選擇對(duì)應(yīng)的壓力系統(tǒng)，為催化劑提供穩(wěn)定精準(zhǔn)的、穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

5、系統(tǒng)控制全部采用PLC軟件自動(dòng)化控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)過(guò)程，自動(dòng)化處理數(shù)據(jù)，并提供全套實(shí)驗(yàn)方案。屏幕采用工控觸屏PLC，可以根據(jù)需求隨時(shí)更改使用方案。鑫視科shinsco提供氣相色譜儀、液相色譜儀、電化學(xué)工作站、TPR、TPD、SPV、TPV、拉曼等測(cè)試分析儀器。

6、系統(tǒng)集進(jìn)料系統(tǒng)、恒壓系統(tǒng)、穩(wěn)流系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、產(chǎn)物收集系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)于一體。