室温常压,给电极加一个特定的电位,然后通入二氧化碳,就可以得到甲烷或甲醇等等有机物。听起来很美妙是吧?But...虽然我喜欢电化学的暴力美就是强行逆转热力学,动力学怎么办??你可以给电极加很负的电位,从而让反应的热力学更加自发——但是别忘了能从电极上拿电子跑的还有大把的水(合氢离子)!于是咕噜咕噜的冒出来全是氢气,搞不好还会BOOM。而且,如果你加了很负的电位以提高动力学(Besides热力学更自发),还原出来的甲醇还没有石化厂的零头,谁愿意这赔本的买卖?电也是要成本的,而且效率也得考虑。所以,这个美好的设想完全依赖于一个高选择性、高催化活性的电化学催化剂。它要能够优先把电子给二氧化碳而非水;它要和二氧化碳电还原过程的中间体均有合适的结合力(不然的话,如强结合的中间体CO直接毒死催化剂)。。。现在有一些实验室确实开始了这方面的研究,有读过一篇基于Co(这是钴,不是一氧化碳!)的纳米催化剂的文章。然而我觉得,这个东西距离实用真是a long long distance。别说和光合作用刚正面,被现有的石化工业高温还原法从成本和产量上吊打就注定了暂时没有太多应用前景,So估计砸进去的funding也不会太多。好歹像氧气电还原催化,还有个燃料电池的应用在推动,其不可替代性也不是这个二氧化碳电还原能比的。
最简单的一个例子是格利雅试剂和二氧化碳加成,这样可以把卤代烃转化成羧酸。至于二氧化碳直接转化成甲醇。大家都知道,合成气是一氧化碳和氢气用来合成甲醇,但是在一个生产甲醇的工段里,二氧化碳是可以变成合成气后再转化为甲醇的:对于一个甲醇合成厂,有空气分离工段,煤气化工段,耐硫变换工段,低温甲醇洗工段,甲醇合成工段和四塔精馏分离工段。对于煤气化工段出来的粗合成气中杂质太多(二氧化碳,硫化羰,一氧化碳,氢气,二氧化硫等),经过一步低温甲醇洗和耐硫变换提炼成精合成气,在低温甲醇洗工段中二氧化碳被精馏回收,重新回到煤气化工段,利用C+CO2→2CO进行转化,这样可以说二氧化碳也间接合成甲醇了。
其实没有多大区别,碳作为不同研究对象大家所关心的就不一样,作为无机碳,大家可能关心它的价态co,co2。作为有几碳,大家可能关心它的热值,它所连的原子及其性质。就像小时候大人关心我们吃饱了没有,长大了大人们关心我们娶媳妇了没有,我还是有,关注的焦点变了。有机物即有机化合物。含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、金属碳化物等少数简单含碳化合物除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称。有机物是生命产生的物质基础。有机物的特点:多数有机化合物主要含有碳、氢两种元素,此外也常含有氧、氮、硫、卤素、磷等。部分有机物来自植物界,但绝大多数是以石油、天然气、煤等作为原料,通过人工合成的方法制得。和无机物相比,有机物数目众多,可达几百万种。有机化合物的碳原子的结合能力非常强,互相可以结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是1、2个,也可以是几千、几万个,许多有机高分子化合物甚至可以有几十万个碳原子。此外,有机化合物中同分异构现象非常普遍,这也是造成有机化合物众多的原因之一。 有机化合物除少数以外,一般都能燃烧。和无机物相比,它们的热稳定性比较差,电解质受热容易分解。有机物的熔点较低,一般不超过400℃。有机物的极性很弱,因此大多不溶于水。有机物之间的反应,大多是分子间反应,往往需要一定的活化能,因此反应缓慢,往往需要催化剂等手段。而且有机物的反应比较复杂,在同样条件下,一个化合物往往可以同时进行几个不同的反应,生成不同的产物。 无机物即无机化合物。一般指碳元素以外各元素的化合物,如水、食盐、硫酸、石灰等。但一些简单的含碳化合物如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐和碳化物等,由于它们的组成和性质与无机物相似,因此也作为无机物来研究。绝大多数的无机物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大类。






