诺贝尔奖得主George A. Olah教授报道将二氧化碳转化成甲醇的新方法

南加州大学的George A. Olah教授凭借着在碳正离子化学及碳氢化学领域做出的杰出贡献，获得了1994年的诺贝尔化学奖。近年来George A. Olah教授的主要研究方向集中在碳氢化学和以甲醇经济为主的可持续能源领域。最近George  Olah教授和G. K Surya Prakash教授报道了钌催化的二氧化碳转化为甲醇的方法，首次实现了从空气中汲取二氧化碳并将其转化为甲醇，该成果发表在《JACS》上。

在全球化学能源消耗日益增加和温室效应加剧的大背景下，减少工厂尾气和空气中二氧化碳浓度，将二氧化碳转化为可利用的能有具有划时代的意义。在自然界，植物通过光合作用将水和二氧化碳转化为有机物，注入生命循环。在人类社会，人们也试图寻找将二氧化碳转化的方法，完成二氧化碳的循环利用，助力人类社会的发展。

在诸多转化方法中，将二氧化碳转化为甲醇最具有吸引力，因为甲醇不仅可以直接用做能源物质，也可以作为储氢介质，还是很多化学产品的原料。工业上使用Cu/ZnO/Al2O3非均相催化体系将 CO2在高温高压条件下氢化制备甲醇。除了非均相催化，人们也发展了一些均相催化体系。Sanford教授在2015年报道了Ru-PNP pincer络合物1催化CO2氢化反应制备甲醇的方法，首次使用二甲胺捕获二氧化碳 (JACS.  2015. 137.1028)。George A. Olah教授和其合作者同样使用Ru-PNP pincer络合物1，将二甲胺改为高沸点、高含氮量的五乙烯六胺(PEHA)来捕获CO2，可以直接将空气中二氧化碳转化为甲醇(Scheme 1)。

Scheme 1

作者认为反应可能发生如下过程：首先胺捕获二氧化碳生成自由基正离子，然后在催化剂作用下发生氢化反应生成甲酸胺盐，然后脱水生成酰胺类化合物，该酰胺化合物被氢气还原生成甲醇完成催化循环(Scheme 2)。

Scheme 2

该催化体系虽然比工业上使用的Cu/ZnO/Al2O3催化体系（>200℃）温度低，并实现了从空气中汲取二氧化碳，但依然存在一些不足。例如反应需要125-165℃，而且Ru金属也较贵。接下来可能研究新型催化剂来进一步提高反应的turnover number，并降低催化剂成本。

最后借用Olah教授的话作为我们的结束语（让我们共同学习一下）：我不相信人类面临着能源危机，因为我们地球上的能源都直接或间接地来自太阳。我们所面临的问题并不是缺少能源，我们缺少的是高效捕获、储存、转化和应用现有能源的方法(JOC. 2009.74.487)。

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b12354

（本文由 David B 供稿）