GIST开发利用二氧化碳生产高附加值化合物技术

（自左起）GIST 研究员 Choi Minjun（现任 UIUC），教授 Lee Jaeyoung，研究员 Bae Suan。

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光州科学技术院（GIST）环境·能源工学系教授 Lee Jaeyoung（化学能源储存及转化工艺未来研究中心主任）研究团队27日表示，他们开发出一种电化学转化技术，利用二氧化碳以世界最高水平的“部分高电流密度”生产高附加值化合物“烯丙醇”。

该技术采用自主开发的还原电极催化剂磷化铜（CuP2）和氧化电极催化剂镍铁（NiFe），构成无极间距的膜-电极复合体，通过将仅含1个碳原子的二氧化碳选择性转化为含3个以上碳原子的多碳高附加值化合物（C3+）——烯丙醇，实现生产，因此有望为具经济性的电化学碳捕集与利用技术（e-CCUs）提出新的可能性。

烯丙醇的结构同时包含具有双键的烯丙基和羟基，是一种可用于多种化学反应的极其有用物质。尤其是在塑料、黏合剂、杀菌剂、香料等多个产业领域，被用作合成高分子化合物的必需原料，产业价值极高。

利用Guriin CuP2 电极催化剂从二氧化碳制备多碳化合物（C3+）的 e-CCUs 技术。

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二氧化碳电化学还原技术是在碳中和时代，将导致全球变暖的二氧化碳转化为有用物质的核心技术，但要选择性生产如烯丙醇这类碳原子数在3个以上的高附加值化合物，其法拉第效率低于15%，极为低下，且反应路径复杂、中间体稳定性差，技术限制很大。

尤其是液态高附加值化合物，由于碳-碳键构建困难且反应中间体稳定性差，被认为生产过程极为棘手。

然而，本次研究开发的技术实现了66.9%的法拉第效率，约为既有最高水平技术效率的4倍。这一高效率证明，该催化剂能够最大限度减少不必要的副产物生成，并对目标物质实现高度选择性生产，体现出卓越的选择性。

本研究中，研究团队并未沿用既有广为人知的“经由一氧化碳的反应路径”，而是发现了一条新的反应路径：在名为甲酸根吸附物（HCOOad）*的中间物质转化为甲醛吸附物（HCOad）的过程中形成碳-碳（C–C）键。 这一反应机理颠覆了既有通说，并且由于大部分生成物为便于储存和运输的液态化合物，大幅提升了商业价值。

Lee Jaeyoung教授表示：“本次开发的二氧化碳转化工艺技术，可被评价为为因二氧化碳排放负担不断加重的煤炭·石油化工产业和钢铁产业提供克服危机的新商业方向性的突破口。”他还表示：“通过规模放大，即从科学技术角度进行规模化应用，有望成为迈向碳中和时代的重要跳板。”