近期，一項由安徽工業(yè)大學(xué)曾杰教授團(tuán)隊攜手日本富山大學(xué)椿范立教授團(tuán)隊共同取得的科研突破，引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。他們成功研發(fā)了一種全新的“金屬氧化物-分子篩”復(fù)合催化劑，這一創(chuàng)新成果能夠直接將二氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為對二甲苯，且轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)造了全球單程時空收率的新紀(jì)錄。

該研究成果已在國際知名學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會志》上發(fā)表。據(jù)悉，對二甲苯是生產(chǎn)聚酯纖維等關(guān)鍵化工原料的重要組成部分。然而，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)方法依賴于重油的催化重整反應(yīng)，這一過程不僅能耗高，而且每生產(chǎn)1噸對二甲苯，大約需要消耗4噸石油，并排放3噸二氧化碳。

曾杰教授和椿范立教授的研究團(tuán)隊，則探索出了一條全新的生產(chǎn)路徑。他們利用可再生能源電解水產(chǎn)生的氫氣，與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，直接制備出對二甲苯。這一方法不僅有望降低對石油資源的依賴，還能在實現(xiàn)二氧化碳資源化利用的同時，減少溫室氣體的排放。

復(fù)合催化劑的設(shè)計是這項研究的核心所在。該催化劑由金屬氧化物模塊和分子篩模塊兩部分組成。前者負(fù)責(zé)將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為短鏈烯烴，后者則負(fù)責(zé)短鏈烯烴的聚合、環(huán)化和芳構(gòu)化，最終生成對二甲苯。為了提高對二甲苯的選擇性，研究團(tuán)隊對分子篩模塊進(jìn)行了精細(xì)的“膠囊化”設(shè)計。這種設(shè)計不僅優(yōu)化了中間體的傳質(zhì)過程，還通過分子篩孔徑與對二甲苯分子大小的匹配，促進(jìn)了產(chǎn)物的特異性擴(kuò)散。

研究團(tuán)隊還對“膠囊”的外表面進(jìn)行了特殊處理，防止了對二甲苯的進(jìn)一步異構(gòu)化和烷基化等副反應(yīng)。這一獨特的設(shè)計使得催化劑的性能達(dá)到了前所未有的高度。據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示，使用1000克復(fù)合催化劑連續(xù)工作一天，即可獲得1000.8克對二甲苯，這一成績遠(yuǎn)超現(xiàn)有文獻(xiàn)記載的性能水平。

曾杰教授表示，他們的復(fù)合催化劑設(shè)計思路不僅限于對二甲苯的生產(chǎn)，還有望應(yīng)用于其他二氧化碳加氫反應(yīng)體系，實現(xiàn)對高附加值產(chǎn)物碳鏈長度和分子尺寸的“定制”。這一研究成果為二氧化碳的資源化利用和綠色化工生產(chǎn)提供了新的思路和方向。

椿范立教授也對這一成果表示了高度的贊賞和期待。他認(rèn)為，這一研究不僅為學(xué)術(shù)界提供了新的研究方向，也為工業(yè)界提供了新的生產(chǎn)技術(shù)和解決方案。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，這一成果有望在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和推廣。

這一研究還具有重要的環(huán)保意義。傳統(tǒng)的對二甲苯生產(chǎn)方法不僅能耗高、排放大，而且對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。而曾杰教授和椿范立教授的研究團(tuán)隊則通過創(chuàng)新的技術(shù)手段，實現(xiàn)了對二氧化碳的有效利用和轉(zhuǎn)化，為減少溫室氣體排放和保護(hù)環(huán)境做出了積極貢獻(xiàn)。

隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，這一研究成果有望在未來的化工生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。它不僅能夠降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，還能夠減少對環(huán)境的污染和破壞，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。