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乙酸作為一種重要的有機化工原料，制造化纖衣物、香水香氛、塑料加工品等都需大量使用。傳統方法生產乙酸通常是采用化學合成或淀粉發酵法，用這些方法，每生產1千克醋酸會排放約1.6千克二氧化碳，我國作為世界第一大乙酸生產國，年產量超800萬噸，給生態環境帶來巨大壓力。

華中科技大學光電信息學院龐元杰教授科研團隊一直致力于“零碳”制造研究，力求不僅讓生產醋酸的過程中不產生二氧化碳，還能夠實現消耗二氧化碳制備醋酸。5月3日，科研團隊在《自然》雜志發表了一項最新研究成果，他們實現了以二氧化碳為原料高效制備醋酸(又名乙酸)，找到一條乙酸綠色生產新路徑，揭開“零碳”制造夢想的一角。

在研究工作中，科研團隊報道了一種新型稀釋合金催化劑，可在高壓強反應條件下，利用電能將一氧化碳高效還原為乙酸。其反應最高選擇性(法拉第效率)達91%，已和二氧化碳至一氧化碳的電還原選擇性相仿，實現了可再生能源的轉換與存儲。同時，該研究還設計了高壓強三相界面反應裝置，可在高氣壓條件下保持氣-液兩相平衡，從而穩定地反應，解決催化劑表面反應物分子覆蓋度需求。

利用高壓裝置和催化劑上的創新，團隊以電催化二氧化碳還原技術為基礎，采用“兩步法”二氧化碳還原途徑，穩定住乙酸反應路徑的關鍵中間基團，最終高產率合成了乙酸。研究成果顯示，該實驗使用二氧化碳和水為原料，生成乙酸這一主要產物，并能連續820小時保持乙酸生成率80%以上，在選擇性、能量轉化效率、穩定性上打破了現有世界紀錄。

利用該技術，不僅是乙酸這類羧酸類化學品，烴類、醇類等重要化學品也有望實現“零碳”制造，讓二氧化碳在醫藥、燃料、化工原料的生產過程中得到更廣泛應用。該技術還可將太陽能發電板的電能轉換為便于儲存的燃料化學能，再將燃料化學能有序釋放，實時滿足生活和生產的各種用能需求。

經濟技術可行性分析表明，該技術在未來應用前景廣闊。同時，這項研究證實了二氧化碳電還原技術在分布式清潔能源存儲方面的應用潛力，及使用二氧化碳電催化轉化技術進行碳基化學品綠色合成的可行性。這項成果對可再生能源的轉換與存儲及緩解氣候變化至關重要，其戰略意義十分重要。

(資料來源：科技日報)

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