新进展！科学家实现了常温氢气异裂

近日，中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员团队联合国际团队，在光催化氢气异裂领域取得新进展，发展了光催化策略，实现了常温氢气异裂。相关成果于北京时间9月5日发表在《科学》上。

据了解，加氢反应是化学工业中的重要反应之一，大约四分之一的化工反应过程都涉及至少一步加氢反应。加氢反应的核心步骤之一是氢气活化，包括均裂和异裂两种机制。其中，氢气异裂产生极性的氢物种，具有反应活性高、对极性官能团选择性加氢的特点，使得许多重要化工产品的生成速率提高并减少副反应。然而，氢气异裂通常需要较高的温度和压力，消耗大量能源并增加安全风险。如何在常温条件下实现氢气高效异裂成为科学家们探索的目标。

研究团队突破了此前发展的光生电子和空穴“单独”引发半反应的光催化转化方式，提出利用光生电子和空穴构建空间邻近正负电荷中心，以此实现常温条件下氢气异裂。团队发现了一种高效地将氢气分解的方式，利用这一突破，他们成功在常温下将二氧化碳转化为乙烷，并进一步转化为乙烯，效率超99%且催化剂可以稳定运行超过1500小时不失活。该技术还能借助太阳光实现二氧化碳加氢制乙烷，在化学反应得到的所有产物中，目标产物乙烷所占的比例高达90%。

“以氢气和二氧化碳为原料，制备乙烷、乙烯等高附加值产品，能够大幅降低传统加氢过程的能耗，减少二氧化碳排放，助力碳资源优化利用。”王峰说，“未来，我们也将深入进行反应工艺研究，希望以此为基础，发展出光与光热耦合的工业化技术路径，为现代煤化工的升级转型提供新模式。”