清华新闻网2月14日电 近期，清华大学能动系周会课题组联合华东理工大学团队在二氧化碳（CO₂）加氢利用的研究工作上取得新进展。研究报道了杂质气体氨气（NH₃）对于二氧化碳加氢过程的影响及机理，并设计了一系列抗氨催化剂，为实现二氧化碳资源化利用和碳中和目标提供了重要支撑。

二氧化碳资源化是促进可持续发展和碳中和的重要路径之一。当二氧化碳来自于生物质/废弃物气化、生物质/废弃物厌氧消化、电厂和钢铁厂等的碳捕集过程时，通常会含有不同比例的杂质气体氨。这一杂质气体可能毒化下游催化剂，影响二氧化碳转化过程。因此，需要建立催化剂对特定毒物的耐受性基准，并在不导致显著失活的情况下，确定所需的气体净化要求。这一见解有助于抗毒化催化剂的开发，并促进经济、高效、环保的能源利用。

NH₃对CO₂加氢过程的影响

研究中，短期实验发现氨气通过与催化剂表面竞争吸附位点并抑制碳酸盐加氢，起到了可逆中毒物的作用，从而降低了催化剂的活性。而在持续100小时以上的二氧化碳加氢反应中，氨气则表现为不可逆毒化。氨气与催化剂表面的相互作用导致了铜（Cu）和氧化锌（ZnO）的分离，使得100小时后催化剂完全失活。最后，通过催化分解氨气为氮气（N₂）和氢气（H₂）的思路，研究设计了一系列抗氨的催化剂，在应用上为抗毒化催化剂的开发提供了技术路径。

相关研究成果以“NH₃诱导Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂上CO₂加氢的挑战”（NH₃-Induced Challenges in CO₂Hydrogenation over Cu/ZnO/Al₂O₃Catalyst）为题，近日在线发表于《美国化学会会刊Au》（JACS Au）。

清华大学能动系博士后别璇为论文第一作者，周会副教授和华东理工大学张亚运副教授为论文通讯作者，能动系李清海副研究员和张衍国教授为论文共同作者。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c01097