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乙酸作为一种重要的有机化工原料，制造化纤衣物、香水香氛、塑料加工品等都需大量使用。传统方法生产乙酸通常是采用化学合成或淀粉发酵法，用这些方法，每生产1千克醋酸会排放约1.6千克二氧化碳，我国作为世界第一大乙酸生产国，年产量超800万吨，给生态环境带来巨大压力。
华中科技大学光电信息学院庞元杰教授科研团队一直致力于“零碳”制造研究，力求不仅让生产醋酸的过程中不产生二氧化碳，还能够实现消耗二氧化碳制备醋酸。5月3日，科研团队在《自然》杂志发表了一项最新研究成果，他们实现了以二氧化碳为原料高效制备醋酸(又名乙酸)，找到一条乙酸绿色生产新路径，揭开“零碳”制造梦想的一角。
在研究工作中，科研团队报道了一种新型稀释合金催化剂，可在高压强反应条件下，利用电能将一氧化碳高效还原为乙酸。其反应最高选择性(法拉第效率)达91%，已和二氧化碳至一氧化碳的电还原选择性相仿，实现了可再生能源的转换与存储。同时，该研究还设计了高压强三相界面反应装置，可在高气压条件下保持气-液两相平衡，从而稳定地反应，解决催化剂表面反应物分子覆盖度需求。
利用高压装置和催化剂上的创新，团队以电催化二氧化碳还原技术为基础，采用“两步法”二氧化碳还原途径，稳定住乙酸反应路径的关键中间基团，最终高产率合成了乙酸。研究成果显示，该实验使用二氧化碳和水为原料，生成乙酸这一主要产物，并能连续820小时保持乙酸生成率80%以上，在选择性、能量转化效率、稳定性上打破了现有世界纪录。
利用该技术，不仅是乙酸这类羧酸类化学品，烃类、醇类等重要化学品也有望实现“零碳”制造，让二氧化碳在医药、燃料、化工原料的生产过程中得到更广泛应用。该技术还可将太阳能发电板的电能转换为便于储存的燃料化学能，再将燃料化学能有序释放，实时满足生活和生产的各种用能需求。
经济技术可行性分析表明，该技术在未来应用前景广阔。同时，这项研究证实了二氧化碳电还原技术在分布式清洁能源存储方面的应用潜力，及使用二氧化碳电催化转化技术进行碳基化学品绿色合成的可行性。这项成果对可再生能源的转换与存储及缓解气候变化至关重要，其战略意义十分重要。
(资料来源：科技日报)
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