笔者16日从江南大学获悉，该校化学与材料工程学院刘小浩教授团队经过持续5年攻关，通过采用结构封装法，构筑双钯位点-纳米“蓄水”膜反应器，在国际上首次实现了二氧化碳在温和条件下连续流一步近100%转化为乙醇，相关研究成果发表于《美国化学会·催化》。
乙醇，俗称“酒精”，既是重要的基础化学品，又与人们的日常生活息息相关，广泛应用于制造饮料、消毒剂、车用燃料等，并可转化为乙烯和下游高价值化工产品。刘小浩介绍，目前，在乙醇制备方面，工业上一般采用粮食发酵法和煤基乙醇技术。粮食发酵法制备乙醇不可避免出现“与人争粮”的局面，而煤基乙醇工艺路线复杂，且制造过程中产生大量的二氧化碳。近年来，国际上虽已开发出多种途径将二氧化碳转化为乙醇，但在连续流固定床反应器中制备乙醇，由于其便捷的物质流和能量流管理，更容易实现工业应用。
该科研团队创新性地采用“结构封装法”精准构筑“双钯催化位点”-纳米“蓄水”膜反应器，合成的催化剂结构类似于一个胶囊，其胶囊内部封装了二氧化铈载体分散的双钯催化剂。刘小浩介绍，胶囊的壳层具有高选择性，疏水修饰后，保证内部生成的水富集而产物乙醇可以溢出。其中的水环境可以稳定双钯活性位点，该催化剂能够实现温和条件下（3MPa，240℃）二氧化碳近100%选择性高效稳定转化为乙醇。
值得一提的是，该科研团队基于前期研究基础，构筑的“双钯活性位点”具有独特的几何和电子结构，其邻近的钯位点和富电子特性有利于促进中间物种碳-氧键解离和随后的碳-碳偶联，从而实现二氧化碳加氢定向生成单一高价值产物乙醇。
“催化剂合成工艺和催化反应路线简单，有大规模工业化应用前景，我们未来将围绕绿色、低碳、环保、高效，继续推进催化剂在实际应用过程的工业化放大以及与碳捕集和绿氢生产耦合实现二氧化碳资源的高价值利用。”刘小浩表示。
（受访者供图）