微藻固定转化烟气CO2强化技术

全球气候变暖和能源危机是21世纪影响人类生存发展的重要问题。微藻由于具有利用太阳能、固定CO2并转化为油脂等产物的能力以及环境适应性强、光合效率高、繁殖快等优势,微藻固碳技术有望成为缓解温室效应和能源危机的有效方法之一,但是该技术目前仍存在去除烟气CO2转化油脂效率低的问题。本文分析了微藻固碳过程中碳传递转化途径,介绍了强化微藻固定与转化烟气CO2的技术研究,包括微藻固碳与转化油脂的生物强化、微藻固定CO2的反应器强化、微藻固定与转化CO2技术的耦合,重点讨论了强化微藻固碳与转化的生物技术和膜技术研究现状及存在问题。最后指出微藻固碳的生物技术、膜技术及其他多技术的耦合有望进一步提升烟气CO2的高效固定与转化,是强化微藻固定转化烟气CO2的重要研究方向。     

CO2的绿色利用技术研究进展

近年来CO2的综合利用越来越引起人们的重视。本文介绍了近年来通过化学途径实现CO2资源化利用的研究方向及进展,并报道了最新的研究技术和成果。通过适当的化学反应,CO2可以转化为液体燃料、甲醇、碳酸酯类等高附加值的产品,还可通过CH4–CO2催化重整制成合成气来制备乙烯或含氧化合物等。另外,本文还介绍了其它新型CO2化学利用技术,如通过合理设计的化学肺可将CO2直接转换为氧气,利用太阳能、电能和生物微藻技术实现CO2向有用化学品的转化以及作为新型储氢材料的研究利用进展。     

CO2规模化回收利用及研究进展

通过介绍全球及中国近年来CO2的排放状况以及小规模回收技术的缺陷,首先指出了CO2规模化回收的迫切性及资源化利用的优势,并以CCS(碳捕集与封存)和CCU(碳捕集与利用)为例,分别介绍了诸如地质封存、海洋封存、化学转化和生物转化等规模化回收利用技术,阐述了这些技术的回收原理、工艺路线、安全环保性、技术优势和工业化案例;通过分析CCS各技术的封存能力、封存效果、技术瓶颈及工业化推广的进度和潜力,指出CCS技术的全球化应用目前还存在一定的风险和制约;通过对比CCU各技术研究重点、转化瓶颈以及工业化进度等,指出化学转化法是目前最有效的CO2规模化回收利用技术。最后还介绍了其他几种具有规模化潜力的CO2利用新技术。     

高温熔盐法捕集转化CO2技术的研究进展

高温熔盐法具有电化学窗口宽、良好的离子与热传导能力等特点,是实现CO₂捕集和高附加值转化的潜在技术之一。总结了近年来关于高温熔盐法捕集和转化CO₂技术的相关研究,从捕集和转化原理、惰性阳极、阴极产物、能耗等方面展开论述,并讨论了该技术的发展前景。     

离子液体及其在催化CO2转化领域的研究进展

离子液体因其可调节的结构具有独特的性质,同时具有低挥发性、良好的热稳定性和化学稳定性等特点,广泛应用于吸收CO₂和催化CO₂转化领域。综述了离子液体与CO₂之间的相互作用及其在光催化转化、电催化转化、光电催化转化及光热催化转化CO₂领域的研究进展,最后对离子液体未来的发展进行了展望。     

CeO2晶面调控与氧空位在CO2催化转化中的研究进展

稀土催化材料在石油化工、化石燃料催化燃烧等领域发挥着重要作用。二氧化铈(CeO₂)作为重要的稀土金属氧化物,因其优异的氧存储能力和稳定的面心立方结构被广泛用于催化反应中。重点介绍CeO₂在CO₂催化转化方面的应用及近期的研究进展,包括CH₄-CO₂重整反应,CO₂与甲醇直接反应合成碳酸二甲酯以及CO₂催化加氢制甲醇反应。阐述CeO₂形貌调控对晶面暴露、氧空位浓度的影响以及CO₂在催化剂表面吸附解离过程,展望CeO₂基催化剂的发展方向。     

光致热催化还原CO2研究进展

基于光热催化在CO₂还原及制备碳氢燃料方面的优势,重点介绍了光热催化分类中的光致热催化还原CO₂反应,包括其反应机理、近期进展、应用及催化剂分类。同时,从强化光反应、热反应、表面反应不同方面对光致热催化还原CO₂反应的性能提升策略进行了归纳分析。该反应可将CO₂和H₂O催化生成C1、C2产物,光照下催化剂表面局部温度的升高有利于增强光致热催化CO₂还原反应速率。最后,对该方向存在的问题进行了深入分析,提出了未来主要研究方向的建议。     

TiO2基催化剂还原CO2研究进展

能源危机和环境污染是当今世界发展面临的两大挑战,如何有效缓解煤、石油等不可再生化石资源过度消耗所引发的能源危机,以及由此造成CO₂过量排放引起的温室效应问题,是当前人类发展亟待解决的重大科学问题之一。基于此,本文综述了近年来以TiO₂为光催化剂,以绿色、清洁的太阳光能催化还原CO₂成低价态含碳燃料(如CH₄、CH₃OH、HCHO、HCOOH、C₂H₅OH等)研究进展。在TiO₂光还原CO₂机理基础上,对元素掺杂、半导体复合与染料敏化、高活性晶面调控、低维纳米结构设计、助催化剂、Z型结构设计和单原子催化等方法来提高光还原CO₂反应效率和选择性进行分析,并指出目前研究存在的关键问题和未来CO₂光还原的发展方向。     

CO2催化制备高附加值化学品研究进展

介绍了近年来国内外CO₂催化转化制备甲醇、甲酸、低碳醇、低碳烯烃、碳酸二甲酯、甲酰胺和可降解塑料等高附加值化学品的研究方法、思路、研究结果以及规模化应用的前景,展望了CO₂转化及新型多功能催化剂的研究方向。     

光、电催化CO2耦合有机化合物催化转化研究进展

CO₂资源化利用是降低CO₂排放,实现碳中和的重要方式。其中,CO₂与有机化合物耦合催化转化被认为是最有效的CO₂资源化路径之一。经典的热催化耦合反应由于反应条件较为剧烈,导致能耗较高且增加了碳排放,使其应用受到限制。研究表明,使用光、电催化CO₂与有机化合物耦合制备高附加值产品可直接利用清洁能源,不仅实现CO₂减排,促进可持续发展,还可获得碳酸酯及羧酸等高附加值化学品,创造更多经济价值。该类催化反应通常以有机分子活化为主,CO₂分子活化为辅,通过光或电活化底物分子,生成高能量的活性中间体,进而克服热力学障碍。从光、电催化的优势、反应效率和反应条件等方面综述近年来光、电催化CO₂与有机化合物耦合制备碳酸酯、羧酸等研究进展,详细讨论了针对不同类型有机化合物的活化策略以及各类反应的反应机理,最后提出了该领域当前仍面临的挑战并对未来进行展望。光催化多用于CO₂对C—O键、C—H键的插入,主要产物分...     

中国碳中和目标下CO2转化的思考与实践解析

在我国社会全面发展的当下,“低碳环保+绿色发展”成为我国社会发展的重要战略。全球变暖已经成为全世界关注的重要环境问题,地球是人们赖以生存的家园,全球变暖与温室效应,已经成为破坏地球生态环境的元凶。社会发展无法脱离碳排放,尤其是在绿色技术、绿色能源发展迟缓的年代,想要实现国家经济发展,就需要能源消耗。据调查,我国是世界上最大的二氧化碳排放国,排放量占全球约28%,我国也是世界上最大的能源消费国和温室气体排放国。本文将针对碳中和目标内涵进行详细分析,探究出中国碳中和目标下CO₂转化方法以及中国碳中和目标下CO₂转化实践策略。     

CO2高效转化为碳酸丙烯酯研究进展

双碳”策略倡导绿色可持续发展,将能源终端产物CO₂为转化为高附加值化学品备受关注。CO₂的催化转化一般采用均相和非均相催化剂进行催化,在本文中对CO₂与环氧化物合成为环状碳酸酯进行了探讨和展望,高效催化转化CO₂方法为制备碳酸丙烯酯(PC)提供了绿色合成路线,PC用途广泛,可用于合成聚碳酸酯、医药中间体,也可用作绿色溶剂、添加剂和电解池电解液等优点,能进行多种复杂的合成化学反应。     

电催化还原CO2研究进展

用于还原二氧化碳(CO₂)获得低碳燃料,包括CO,HCOOH/HCOO^-,CH₂O,CH₄,H₂C₂O₄/HC₂O^-₄,C₂H₄,CH₃OH,CH₃CH₂OH等的电催化剂的最新进展。电催化剂主要分为金属、金属合金、金属氧化物、金属络合物、聚合物/簇、酶和有机分子等。主要分析了实现高活性和高稳定性电催化还原CO₂所面临的挑战,并提出了几个实际应用的研究方向,旨在克服出现的挑战,促进该领域的研究和开发。     

CO2加氢制低碳烯烃催化剂的研究进展

CO₂加氢制低碳烯烃不仅可以节约化石燃料,还可以将化工产业的废产物CO₂加以转化利用,既可以减少CO₂造成的环境问题,又可以制备人们生活中必需的化学品。合理开发利用CO₂能够代替化石燃料,对人类生产生活和经济发展具有重要意义。该文详细叙述了CO₂加氢合成低碳烯烃的反应机理。针对CO₂加氢制备低碳烯烃的两条路径CO₂-Fischer-Tropsch直接法(CO₂-FT)和甲醇介导间接法(CO₂-MTO),分别阐述了两种路径所用催化剂类型、助剂、载体对CO₂转化率和烯烃选择性的影响,最后对CO₂加氢制低碳烯烃催化剂的研究方向进行了展望。     

黄腐酸吸收CO2的研究

全球气候变暖已经成为一项世界性的环境问题,温室气体的主要成分CO₂的减排成为人们关注的焦点。现今各国都在研究降低CO₂排放的措施,希望能够开发一种易于工业化应用的吸收剂。通过研究黄腐酸浓度、CO₂流量、反应温度、吸收时间和循环次数对黄腐酸吸收CO₂效果的影响,探索黄腐酸作为CO₂吸收剂的新工艺。结果表明,黄腐酸吸收CO₂的最佳反应条件：黄腐酸浓度为0.03 g/mL、反应大气压为1.01×10⁵ Pa、吸收时间为60 min、反应温度为20 ℃,CO₂流量为0.14 L/min。黄腐酸吸收CO₂的循环次数可超过20次之多,CO₂吸收量随着黄腐酸循环次数的增加整体呈下降趋势。     

CO2回注工艺技术探讨

以塔里木油田公司某气田为例,对超临界回注和液相回注工艺参数的确定及2种相态下的输送特点进行了分析,从工程投资、运行能耗等方面对2种工艺进行对比,并结合该气田输送距离较短的特点,提出了超临界湿气回注工艺,为今后类似工程设计及运行管理提供一定的借鉴。     

CO2的化学性处理技术

工业的发展加剧了CO2的排放量,过量的排放威胁着人类的生存,近年来人们对CO2的吸收技术尤为重视,本文详细阐述了CO2的化学吸收技术及工艺,提出了目前该技术发展中存在的障碍,并指出未来二氧化碳控制技术中化学吸收法的发展方向。     

利用微生物促进煤层间CO2甲烷化的新方法

为了在提高煤层气采收率的同时促进二氧化碳的资源化利用,在分析现有煤层气采收率方法作用机理的基础上,提出了一种利用微生物促进ECBM埋藏CO2甲烷化的新方法.该方法将注入二氧化碳趋采煤层气、微生物降解煤技术集约整合,通过产甲烷菌将因驱替煤层气而吸附在煤层表面的二氧化碳转化为甲烷,从而达到提高煤层气采收率同时减排二氧化碳的目的.煤层间微生物菌群降解煤的机理说明,产甲烷菌本身就具有利用煤分解生成的二氧化碳和氢气合成甲烷的能力,而外加二氧化碳可以在微生物降解煤的早期就启动消耗氢气生成甲烷气体的过程,并同时促进煤组分分解生成氢气的速度.由二氧化碳对产甲烷菌的影响、氢的来源、微生物激活和注入二氧化碳的先后顺序等角度的理论分析结果进一步论证了此种技术方案的可行性.     

光催化还原CO2的机理与MgO在吸附转化方面的应用

由于CO₂的过量排放而引发的温室效应已成为当今世界面临的重要环境问题,将CO₂还原转化为高附加值化学品和燃料是解决这一问题的有效途径。其步骤包括吸收入射光子;电子-空穴对的产生、分离和转移;CO₂分子在表面上的吸附、活化和转化。基于MgO可增强CO₂在表面的吸附进而促进后续的光催化还原,介绍了光催化还原CO₂的机理以及MgO在CO₂还原与吸附等方面的应用研究。MgO表面化学吸附的CO₂分子变得不稳定,其反应活性高于线性CO₂分子,因此显著提高CO₂的转化效率,可见其在CO₂吸附与转化等方面具有良好的发展前景。     

CeO2催化CO2与甲醇合成碳酸二甲酯

针对CO₂和甲醇绿色合成碳酸二甲酯路线进行热力学计算分析。在反应压力0.1—8.0 MPa和反应温度293.15—473.15 K分别研究反应温度和反应压力对吉布斯自由能Δ_rG、平衡常数K和平衡转化率C的影响。在此基础上,以CeO₂为催化剂分别固定反应压力8.0 MPa或反应温度413.15 K,在不同反应温度或压力下进行反应,并将实验结果与热力学计算结果进行对比。结果表明：CeO₂在反应温度为373.15—473.15 K内表现出良好的催化性能,增大反应压力可以有效降低Δ_rG,并提高K和C,促进反应正向进行。此外,热力学计算结果显示,较低温度不同反应压力条件下,增加反应压力对反应平衡常数的增大更显著,且为开发高活性催化材料在较低温下催化CO₂和甲醇高效合成碳酸二甲酯提供理论参考。