央廣網大連12月20日消息（記者賈鐵生 通訊員陳瑞雪 高鶴華）近日，中科院大連化物所鄧德會研究員團隊成功實現電催化一氧化碳高選擇性直接製備乙烯，為高選擇性、低能耗地通過一氧化碳製備乙烯提供了新思路。
乙烯是重要的基本有機化工原料，在合成乙醇、乙醛、乙苯以及製造塑料、合成橡膠和合成纖維等領域應用廣泛。目前，石腦油催化裂解是工業上製備乙烯的主要方法之一，該方法通常需要800攝氏度以上的高溫，還會產生氮氧化物和二氧化碳等廢氣，帶來環境汙染的問題。近年來，研究人員也發展了非石油路徑。例如通過費託合成反應將一氧化碳轉化生成高附加值制的C2-C4烯烴，但是該過程除了需要200至450攝氏度的高溫和5至50巴的高壓等苛刻條件之外，根據費託合成的產物分布規律，C2產物的選擇性往往低於30%，並且產生大量的二氧化碳，造成碳資源的嚴重浪費。因此，急需發展高選擇性、環境友好、條件溫和的乙烯製備方法。
該團隊在優化銅基催化劑的基礎上，通過調節電極的疏水性來增加一氧化碳的擴散速率，有效促進了一氧化碳分子在銅基催化劑表面的碳碳偶聯過程。通過利用水作還原劑，在常溫常壓的溫和條件下實現了一氧化碳高選擇性地電催化生成乙烯。一氧化碳電催化還原到乙烯的法拉第效率高達52.7%。相比於傳統費託合成，該過程完全沒有二氧化碳的生成，基於一氧化碳轉化計算，生成乙烯的選擇性在70%左右，這打破了費託合成中C2產物30%的選擇性限制。同時，該團隊與蘇海燕研究員、張東輝院士等合作，結合密度泛函理論計算研究了反應活性位和反應過程，對比生成乙烯和乙醇的反應中間體和路徑，發現Cu(100)晶面是最有利於一氧化碳電轉化生成乙烯的活性位，這為後續催化劑的設計指明了方向。
相關研究成果以通訊形式發表於《德國應用化學》上，並被選為熱點文章。上述工作得到了國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金委、中科院前沿科學重點研究項目、中科院潔淨能源創新研究院合作基金項目、教育部能源材料化學協同創新中心（2011·iChEM）的資助。