日本北海道大學開發用於合成丙烯的催化劑有助碳回收利用

日本北海道大學的研究人員開發了一種用於合成丙烯的催化劑，該催化劑有助於化學工業和碳回收利用。丙烯是一種無色易燃的碳氫化合物氣體，是生產各種石化產品的原料。他們的發現發表在《自然催化》雜誌上。

由於需求不斷增加和全球供應有限，因此迫切需要開發新的高效技術進行生產。該催化劑具有高活性、選擇性、穩定性，可有效利用二氧化碳 （CO2）。生產丙烯的一種技術，稱為氧化脫氫，它使用CO2通過除去氫氣將丙烷氣體轉化為丙烯。然而，根據該大學的新聞稿，用於加速這種化學反應的現有催化劑並不是很有效。 為了實現這一目標，北海道大學分子工程師Shinya Furukawa(古河信雅)和他的同事開發了一種由三種不同金屬（鉑，鈷和銦）製成的催化劑，每種催化劑都因其特定的性質而被選中。鉑被選為主要活性金屬，因為它能夠破壞碳和氫之間的化學鍵，從而實現脫氫反應。鈷可加速CO2捕獲和活化，而銦可提高催化劑的選擇性。金屬可被固定在由氧化鉀製成的載體上（氧化鉀是汽車催化轉換器中常用的化合物）。

研究人員在550°C下測試了催化劑的活性，並將結果與現有催化劑進行了比較。他們還進行了機理研究，以瞭解不同組分的功能，發現催化劑將丙烯形成反應與CO2的去氧聯繫起來，並確保催化活性對丙烷具有特異性;水和碳氧化物作為副產物形成。此外，他們發現，與其他體系報告的典型值相比，催化劑的反應速率提高了約五倍。與以前的催化劑相比，該反應產生了更高的丙烯比例，並且在550°C下利用了更多的CO2。該催化劑還表現出良好的長期穩定性和可重複使用性.根據北海道大學的說法，這項研究為石化生產高效催化劑的設計提供了新的見解，並對碳回收和溫室氣體減排具有潛在的好處。

「一直以來的挑戰是需要開發一種可啟動兩種反應物（丙烷和CO2）的催化劑，並且不會產生不必要的副反應。從長遠來看，它還需要穩定且可重複使用的特質。迄今為止，沒有其他催化劑同時表現出高催化活性、選擇性、穩定性和CO2利用效率，而我們的多功能材料滿足所有這些要求。」古河在一份聲明中說。