介质阻挡放电等离子体协同废塑料热解气实现CO2低温高效转化研究

研究人员开发了一种在常温常压下利用介质阻挡放电(DBD)等离子体协同废塑料热解气(模拟为C2H4)还原CO2的创新方法。通过系统调控CO2/C2H4摩尔比(4:1-1:4)、等离子体电压(20-50V)和进料流速(50-500mL/min)，成功将CO2转化为含氧液态烃，其中1-丁醇(26.81%)和乙酸(23.92%)为主要产物。该研究为碳中和目标下CO2资源化利用提供了新思路。

　　

在构建碳中和社会的背景下，如何低成本将二氧化碳(CO₂)转化为高值化学品成为研究热点。与传统高能耗化学还原法不同，这项创新性研究采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)等离子体技术，在常温常压条件下实现了CO₂与模拟废塑料热解气(乙烯，C₂H₄)的协同转化。

研究团队设计了一种同轴DBD反应器，通过精确调控三个关键参数：CO₂/C₂H₄摩尔比(4:1至1:4)、等离子体电压(20-50伏特)以及进料流速(50-500毫升/分钟)，成功优化了含氧液态烃的生成。气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析显示，产物中以1-丁醇(26.81%)和乙酸(23.92%)为代表的醇类和酸类物质占据主导地位。

有趣的是，研究发现CO₂/C₂H₄摩尔比对产物分布具有决定性影响。通过密度泛函理论(DFT)计算，研究人员从理论层面阐释了典型产物的选择性机制，包括醛类加氢还原为醇类以及醛类氧化为酸类的反应路径。这项研究不仅为CO₂资源化利用开辟了新途径，也为废塑料高值化转化提供了创新解决方案，展现出良好的环境效益和应用前景。