大连化物所在光催化氢气异裂领域取得新进展

2025年09月07日

本报讯(大连新闻传媒集团记者谢小芳)近日,中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员团队联合意大利的里雅斯特大学Paolo Fornasiero教授等人在光催化氢气异裂领域取得新进展,发展了光催化策略,实现了常温氢气异裂。相关成果于北京时间9月5日发表在《科学》(Science)上。

加氢反应是化学工业中的重要反应之一,大约四分之一的化工反应过程都涉及至少一步加氢反应。加氢反应的核心步骤之一是氢气活化,包括均裂和异裂两种机制。其中,氢气异裂产生极性的氢物种,具有反应活性高、对极性官能团选择性加氢的特点,使得许多重要化工产品的生成速率提高并减少副反应。团队突破了此前发展的光生电子和空穴“单独”引发半反应的光催化转化方式,提出利用光生电子和空穴构建空间邻近正负电荷中心,以此实现常温条件下氢气异裂。随后,用惰性的二氧化碳还原反应验证了这种光诱导氢气异裂的优势,发现产生的氢物种可以在常温下把惰性的二氧化碳全部转化,产物只有乙烷,再通过串联乙烷转化为乙烯的装置,可以把二氧化碳还原为乙烯,乙烯收率>99%,催化剂可以稳定运行超过1500小时不失活。

王峰表示:“以氢气和二氧化碳为原料,制备乙烷、乙烯等高附加值产品,能够大幅降低传统加氢过程的能耗,减少二氧化碳排放。未来将深入进行反应工艺研究,发展出光与光热耦合的工业化技术路径,为现代煤化工的升级转型提供新模式。”