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最新技术可将二氧化碳直接转化为乙烯,转化率高达26%

编译者:冯瑞华发布时间:May 29, 2018点击量:14548 来源栏目:科技前沿

化石燃料一直是塑料的先驱,但目前新的研究已经详细描述了一种将二氧化碳转化为乙烯时产量增加一倍的技术,而乙烯是世界上常见塑料的重要组成部分。

化石燃料长期以来一直是塑料的先驱,但内布拉斯加-林肯大学及其欧洲合作者的新研究将把化石燃料时代转向二氧化碳。

大气中的二氧化碳浓度已从工业化前的0.0028%增加到今天的约0.0045%,这些CO2几乎完全来自化石燃料的燃烧。这一趋势,再加上化石燃料的有限供应,促使研究人员要去够探索由CO2而不是化石燃料来生产塑料的方法——要像回收塑料那样回收CO2。

内布拉斯加州的Vitaly Alexandrov及其同事详细介绍了一种基于催化剂的技术,该技术可以将CO2转化为乙烯,且产量增加一倍,而乙烯是最常见的塑料聚乙烯的重要组成部分。

化学和生物分子工程学助理教授Alexandrov说:“CO2的转化非常重要,这有助于消除导致全球气候变暖以及环境中的其他有害物质。”

铜已经成为将CO2转化为塑性聚合物分子反应中的主要催化剂,当其被施加电压时,便会发挥作用。但一些铜基装置都未能将超过15%以上的CO2转换成乙烯,因此产量太小,不能满足行业发展的需求。

威尔士斯旺西大学的研究人员决定,尝试用不同聚合物涂覆铜,以提高效率。他们发现用聚丙烯酰胺聚合物覆盖后,铜泡沫塑料的转化率从13%上升到26%。

随后,Alexandrov和博士后研究员Konstantin Klyukin通过内布拉斯加州荷兰计算中心进行了基于量子力学的模拟,以此来解释为什么聚丙烯酰胺的效果会超越其它聚合物。他们发现,聚丙烯酰胺会分解CO2,并将其重新组装成一对键合的C-O化合物,然后稳定这个新分子,因为它驱动进一步的化学反应——最终生成乙烯。

Alexandrov说:“CO2非常稳定,因为它有非常难断裂的双键,这是将其转换为其他结构时最具挑战性的部分。你不想花太多精力来转换它,因为这是一种低效的权衡。即使研究人员期待进一步提高其效率,它们也着眼于一个更大的目标:将CO2直接转化为塑料袋、容器和薄膜中的聚乙烯。实验主义者想要的一件事就是从一个简单的分子(如乙烯)在一批反应中合成非常复杂的分子。 你放入二氧化碳催化剂,最终得到可出售的聚合物结构。 但是这些分子的结构非常复杂。这是了解我们如何创造它们的第一步。” 原文来自sciencedaily,原文题目:Technique doubles conversion of CO2 to plastic component。

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