近期，一項由安徽工業(yè)大學曾杰教授團隊攜手日本富山大學椿范立教授團隊共同取得的科研突破，引起了國際學術(shù)界的廣泛關(guān)注。他們成功研發(fā)了一種全新的“金屬氧化物-分子篩”復合催化劑，這一創(chuàng)新成果能夠直接將二氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為對二甲苯，且轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)造了全球單程時空收率的新紀錄。

該研究成果已在國際知名學術(shù)期刊《美國化學會志》上發(fā)表。據(jù)悉，對二甲苯是生產(chǎn)聚酯纖維等關(guān)鍵化工原料的重要組成部分。然而，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方法依賴于重油的催化重整反應(yīng)，這一過程不僅能耗高，而且每生產(chǎn)1噸對二甲苯，大約需要消耗4噸石油，并排放3噸二氧化碳。

曾杰教授和椿范立教授的研究團隊，則探索出了一條全新的生產(chǎn)路徑。他們利用可再生能源電解水產(chǎn)生的氫氣，與二氧化碳進行反應(yīng)，直接制備出對二甲苯。這一方法不僅有望降低對石油資源的依賴，還能在實現(xiàn)二氧化碳資源化利用的同時，減少溫室氣體的排放。

復合催化劑的設(shè)計是這項研究的核心所在。該催化劑由金屬氧化物模塊和分子篩模塊兩部分組成。前者負責將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為短鏈烯烴，后者則負責短鏈烯烴的聚合、環(huán)化和芳構(gòu)化，最終生成對二甲苯。為了提高對二甲苯的選擇性，研究團隊對分子篩模塊進行了精細的“膠囊化”設(shè)計。這種設(shè)計不僅優(yōu)化了中間體的傳質(zhì)過程，還通過分子篩孔徑與對二甲苯分子大小的匹配，促進了產(chǎn)物的特異性擴散。

研究團隊還對“膠囊”的外表面進行了特殊處理，防止了對二甲苯的進一步異構(gòu)化和烷基化等副反應(yīng)。這一獨特的設(shè)計使得催化劑的性能達到了前所未有的高度。據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示，使用1000克復合催化劑連續(xù)工作一天，即可獲得1000.8克對二甲苯，這一成績遠超現(xiàn)有文獻記載的性能水平。

曾杰教授表示，他們的復合催化劑設(shè)計思路不僅限于對二甲苯的生產(chǎn)，還有望應(yīng)用于其他二氧化碳加氫反應(yīng)體系，實現(xiàn)對高附加值產(chǎn)物碳鏈長度和分子尺寸的“定制”。這一研究成果為二氧化碳的資源化利用和綠色化工生產(chǎn)提供了新的思路和方向。

椿范立教授也對這一成果表示了高度的贊賞和期待。他認為，這一研究不僅為學術(shù)界提供了新的研究方向，也為工業(yè)界提供了新的生產(chǎn)技術(shù)和解決方案。未來，隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和完善，這一成果有望在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和推廣。

這一研究還具有重要的環(huán)保意義。傳統(tǒng)的對二甲苯生產(chǎn)方法不僅能耗高、排放大，而且對環(huán)境造成了嚴重的污染。而曾杰教授和椿范立教授的研究團隊則通過創(chuàng)新的技術(shù)手段，實現(xiàn)了對二氧化碳的有效利用和轉(zhuǎn)化，為減少溫室氣體排放和保護環(huán)境做出了積極貢獻。

隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，這一研究成果有望在未來的化工生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。它不僅能夠降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，還能夠減少對環(huán)境的污染和破壞，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。