二氧化碳轉化制取燃料及高值化學品研究進展

王瑞，許義榕，孟渴欣，唐偉，楊紫怡，王雯

北京化工大學生物質能源與環境工程研究中心

全世界各種化石燃料燃燒產生大量的二氧化碳(CO2)，一方面，CO2對地面的保溫作用使地球平均溫度升高，加劇了溫室效應[1]，使環境惡化；另一方面，當空氣中CO2濃度過高時，可能引起人體呼吸器官損壞，對人類的生存與發展造成威脅。2017年地球大氣中的CO2濃度達到了405 mgkg，這是80萬年以來的最高水平[2]。國際氣候變化專門委員會(IPCC)預測，到2100年，大氣中的CO2濃度可能達到570 mgkg，導致全球平均氣溫上升1.9 ℃左右。CO2在地球的碳循環中扮演著重要的角色，是動植物生命周期中必不可少的成分。自然界蘊含豐富的碳資源，具有重大的利用潛力，其轉化后可獲得廉價的工業碳源，給社會帶來可觀的經濟效益。CO2的捕集及轉化技術可以充分利用CO2中所蘊含的能源，對改善生活環境，降低人類對化石燃料的依賴具有重要意義[3]。

近年來，我國對CO2轉化制取燃料及高值化學品的研究越來越重視，基于中國知網數據統計分析，相關論文年度分布見圖1。由圖1可見，該領域的論文數量整體呈顯著增長趨勢，從2006年的6篇快速增至2019年的323篇。同時，該領域的研究得到很多重點研發課題的支持，包括國家自然科學基金(34篇)、國家科技支撐計劃(8篇)、國家高技術研究發展計劃(863計劃)(4篇)、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)(2篇)、國家重點研發計劃(2篇)等。

圖1 CO2轉化及捕集相關論文年度分布Fig.1 Annual distribution of papers related to CO2 conversion and capture

以CO2為原料進行轉化具有以下優勢[4]：1)儲量豐富且無毒無害，可代替劇毒試劑；……