二氧化碳资源化利用

工业革命多年来，工业技术的快速发展造就了现代文明，人类活动，特别是化石燃料的使用，导致大气中的二氧化碳气体浓度不断上升。温室效应导致的全球降水再分配、冰川冻土融化、海平面上升等问题不仅影响这自然生态系统的平衡，而且真真切切影响到人类的生存。

由近年空气中二氧化碳浓度和全球平均温度来看，无论是二氧化碳的浓度还是全球平均温度，均是在直线上升的。年来全球平均温度升高了0.6度。

一方面二氧化碳的减排势在必行，而另一方面二氧化碳的资源化利用的研究也在如火如荼地进行着。今天聊一聊二氧化碳资源化利用方向。

1、甲烷二氧化碳重整制合成气后制备高附加值化工产品

合成气（H2/CO）是重要的化工原料，被化学工业誉为“合成工业的基石”。合成气主要是通过CH4水蒸气重整的方法制备：

CH4+H2O→CO＋3H2

而甲烷二氧化碳重整技术则同时消耗两种温室气体（甲烷、二氧化碳），获得合成工业前驱物——合成气，兼具环保性和经济效益：

CH4+CO2→2CO+2H2

而转化成合成气后将会有无限可能，如合成甲醇、丁醇、丁醛、甲酸、草酸、二甲醚、乙二醇等各类烃醇醚类高附加值化工产品，可以通过费托合成制得发动机燃料。

2、

二氧化碳直接和氢气反应制备高附加值化工产品

二氧化碳的插入反应可以固定二氧化碳，它可以插入到M—C、M—H、M—O、M—N、M—P、M—S等化学键中。插入反应按两种方式进行：一种是二氧化碳的碳与被插入键较富电子的一端成键，形成类似M—O—CO的羧酸酯，即所谓“正常”方式；另一种是二氧化碳的碳与被插入键贫电子的一端连结，形成具有M—C键、含有羧酸的络合物，即“反常”方式。

3、

二氧化碳转化为高分子材料

二氧化碳与环氧化物共聚合成的聚碳酸酯具有许多优良的性能，被广泛应用于工程塑料、生物降解的无污染材料、汽车工业以及医药卫生等领域。即常见的PC塑料。

此外，二氧化碳与氮杂环共聚合成的聚氨酯也是一种用途广泛的高分子材料，被广泛应用于制造各种泡沫塑料、海绵以及避震、抗摩擦的弹性材料和医用器材中。即常见的PU塑料板。

4、二氧化碳转化为精细化工产品

（1）二氧化碳与环氧丙烷合成环状碳酸酯

由二氧化碳与环氧丙烷合成环状碳酸酯是二氧化碳化学利用的重要途径之一，碳酸丙烯酯是重要的化工产品，有广泛的用途，随着现代工业的发展，碳酸丙烯酯的需求量会逐渐加大。工业上采取环氧丙烷与二氧化碳在一定压力下加成，然后减压蒸馏制得。可用于油性溶剂、纺丝溶剂、烯烃、芳烃萃取剂、二氧化碳吸收剂，水溶性染料及颜料的分散剂等。

（2）二氧化碳与邻二醇合成碳酸丙烯酯

二氧化碳与邻二醇合成碳酸丙烯酯也具有很重要的实用价值，将酯交换法生产碳酸二甲酯（DMC）工艺过程中产生的邻二醇转化为该工艺的原料碳酸丙烯酯，从结果来看可以看作是甲醇和二氧化碳反应生成DMC。DMC具有优良的溶解性能，其熔、沸点范围窄，表面张力大，粘度低，介质界电常数小，同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度，因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业。可以看出，DMC不仅毒性小，还具有闪点高、蒸汽压低和空气中爆炸下限高等特点，因此是集清洁性和安全性于一身的绿色溶剂。

（3）二氧化碳与烯烃合成环状碳酸酯

工业现行的工业上现行的生产环状碳酸酯的方法均是由二氧化碳与环氧丙烷进行反应，而这一方法首先需要通过烯烃环氧化得到相应的环氧化物。由于环氧化反应需要贵金属催化剂，且催化剂对设备易造成腐蚀以及活性、反应选择性较低等限制了该方法的应用。南开大学高健的研究中可以烯烃直接反应合成环状碳酸酯，省去环氧化物的制备过程。

（4）嗯唑啉酮的合成

嗯唑啉酮在医药、有机合成和实际生产中有广泛的用途，是具有重要应用价值的五元杂环化合物。二氧化碳与氮杂环丙烷类化合物原子经济性地合成嗯唑啉酮不仅是化学固定二氧化碳的有效方法，更是高效、高选择性地合成嗯唑啉酮的重要方法之一。

5、二氧化碳矿化

CO2矿化（CO2mineralcarbonation/CO2mineralisation）的概念最早由Seifritz在年提出。CO2矿化主要是模仿并加速自然界中岩石风化并吸收CO2的过程，CO2溶解在水中产生碳酸，然后与碱性矿物发生中和反应，反应得到稳定的固态碳酸盐，经历漫长的地质年代不会分解，可实现对CO2的永久封存。

浙大相关课题组有进行二氧化碳矿化养护固废轻质混凝土的研究，经过矿化养护后，混凝土产品弹性和耐久性得到提高，当矿化养护某些无水化特性的矿物（如单硅酸钙、双硅酸钙）时，甚至可以产生类似胶凝材料的固结硬化。在大规模利用二氧化碳的同时对路面进行硬化。

混凝土中主要组分水泥中含量占到一半的成分CaO可以在有水的参与下和二氧化碳反应生成碳酸钙。

CaO+CO2==CaCO3

相比矿化养护的路面，未经过养护的路面则更容易发生开裂。