Catalytic methods of converting carbon dioxide into useful products to reduce the impact of coal generation on global climate change

封面

如何引用文章

全文:

详细

Coal generation is one of the main sources of carbon dioxide emissions and makes a significant contribution to global climate change. In general, to curb global warming and to transition to a carbon-neutral economy, it is urgent to develop and improve methods for capturing and utilizing carbon dioxide. The most promising processing methods are those of catalytic conversion of $ CO_2$ into valuable chemical products. This article discusses methods of $\rm CO_2$ utilization, including synthesis reactions of low-molecular compounds (HCOOH, CO, $\rm H_2CO$, $\rm CH_3OH$, $\rm CH_4$) and reactions to obtain high-molecular organic substances (carbamates R$\rm R^\prime$NCOO$\rm R^{\prime \prime}$, carbonates $(RO)_2CO$, carboxylates RCOOH). The results of research on the creation of a number of effective nanosized catalysts for these processes are presented.

作者简介

Zinfer Ismagilov

The Federal Research Center of Coal and Coal-Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: zinfer1@mail.ru
Scopus 作者 ID: 7005226288
Researcher ID: L-9981-2013
Doctor of chemical sciences, Professor

E. Matus

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: matus@catalysis.ru

Lei Li

Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences

Email: lilei@sxicc.ac.cn

参考

  1. Арутюнов В. С., Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики, Алгоритм, М., 2016
  2. Hepburn C. et al., Nature, 575 (2019), 87
  3. Mikkelsen M., Jorgensen M., Krebs F. C., Energy Environ. Sci., 3 (2010), 43
  4. Goeppert A. et al., Chem. Soc. Rev., 43 (2014), 7995
  5. Erneuerbare-Energien-und-Klimaschutz.de, Specific Carbon Dioxide Emissions of Various Fuels, Specif. Carbon Dioxide Emiss. Var. Fuels., accessed 15 May 2019, 2015
  6. Макаров А. А., Митрова Т. А., Кулагин В. А. (Ред.), Прогноз развития энергетики мира и России, ИНЭИ РАН, Московская школа управления СКОЛКОВО, M., 2019
  7. Хохлов А., Мельников Ю., Угольная генерация: новые вызовы и возможности, Электронный ресурс (accessed 21 April 2021), Центр энергетики МШУ СКОЛКОВО, M., 2019
  8. Russell A. T., Air Pollution and Cancer, IARC Scientific Publication, 161, K. Straif , A. Cohen, J. Samet, International Agency for Research on Cancer, Lyon, 2013, 37
  9. Engineering ToolBox. Combustion of Fuels - Carbon Dioxide Emission, электронный ресурс (accessed 11 March 2021)
  10. Гимани Г. и др., Энергетический бюллетень, 2019, № 72
  11. Смирнов Б. М., ТВТ, 57 (2019), 609
  12. Archer D., Global Warming. Understanding the Forecast, John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, 2011
  13. Yang Н. et al., J. Environ. Sci., 20 (2008), 14
  14. Alper E., Orhan O. Y., Petroleum, 3 (2017), 109
  15. Энергоэффективная Россия, McKinsey and Co., 2009
  16. Olajire А. А., J. Petroleum Sci. Eng., 109 (2013), 364
  17. Qin А. et al., ACS Sustain. Chem. Eng., 7 (2019), 4523
  18. Zhang Y. et al., J. Mater. Chem. A, 7 (2019), 7962
  19. Sun Y. et al., J. Mater. Chem. A, 6 (2018), 23587
  20. Zhao H. et al., J., 44 (2021), 101415
  21. Wang Q. et al., Energy Environ. Sci., 4 (2011), 42
  22. Bazzanella A., Krämer D., Technologies for Sustainability and Climate Protection - Chemical Processes and Use of CO$ ^2$, DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Frankfurt, 2019
  23. Heltzel J. M., Chem. Commun., 54 (2018), 6184
  24. Bobbink F. D., Van Muyden A. P., Dyson P. J., Chem. Commun., 55 (2019), 1360
  25. Ho H. J., Iizuka A., Shibata E., Ind. Eng. Chem. Res., 58 (2019), 8941
  26. Sels B., Van de Voorde M., Applications in the Chemical Industry, Energy Development, and Environment Protection, Wiley-VCH Verlag GmbH and Co, Weinheim, 2017
  27. He M., Sun Y., Han B., Angew. Chem. Int. Ed., 52 (2013), 9620
  28. de Falco M., Iaquaniello G., Centi G., “CO$^{2}$: A Valuable Source of Carbon”, A Valuable Source of Carbon, Springer, London, 2013
  29. Aresta M., Dibenedetto A., Angelini A., Chem. Rev., 114 (2014), 1709
  30. North M., Styring P., Faraday Discuss., 183 (2015), 489
  31. Газохимический завод. Производство карбамида, Электронный ресурс (accessed 21 April 2021)
  32. “Акрон” запустил новый агрегат по производству карбамида, Электронный ресурс (accessed 21 April 2021)
  33. “Акрон” активизирует работы по проекту 'Карбамид 6+', Электронный ресурс (accessed 21 April 2021)
  34. Jarvis S. M., Samsatli S., Renew. Sustain. Energy Rev., 85 (2018), 46
  35. Chen C. et al., Nat. Chem., 12 (2020), 46
  36. Ren S. et al., Fuel, 239 (2019), 1125
  37. Dang S. et al., Catal. Today, 330 (2019), 61
  38. Arena F. et al., Appl. Catal. A Gen., 350 (2008), 16
  39. Sun Y. et al., Catal. Today, 307 (2018), 212
  40. AIR TO FUELSTM PLANTS, Электронный ресурс (accessed 21 April 2021)
  41. Yan N., Philippot K., Curr. Opin. Chem. Eng., 20 (2018), 86
  42. Park H., Chem. Commun., 52 (2016), 14302
  43. Nguyen L. T. M. et al., RSC Adv., 5 (2015), 105560
  44. Lee J. H. et al., J. Mater. Chem. A, 2 (2014), 9490
  45. Mori K., Taga T., Yamashita H., ACS Catal., 7 (2017), 3147
  46. Qin Z. Z. et al., Catal. Commun., 75 (2016), 78
  47. Tsiotsias A. I. et al., Nanomaterials, 11 (2021), 28
  48. Veselovskaya J. V., Parunin P. D., Okunev A. G., Catal. Today, 298 (2017), 177
  49. Thalinger R. et al., J. Catal., 337 (2016), 26
  50. Arandiyan H. et al., ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 (2018), 16352
  51. Голосман E. З., Ефремов В. Н., Катализ в промышленности, 2012, № 5, 36
  52. Audi opens power-to-gas facility in Werlte/Emsland; e-gas from water, green electricity and CO$ ^2$, Электронный ресурс (accessed 11 March 2021)
  53. Wei J. et al., Nat. Commun., 8 (2017), 15174
  54. Chen J. et al., Fuel, 239 (2019), 44
  55. Wang J., J., 27 (2018), 81
  56. Ateka A. et al., Fuel Process. Technol., 181 (2018), 233
  57. Dang S. et al., J. Catal., 364 (2018), 382
  58. Rahman S. T. et al., Catalysts, 10 (2020), 1
  59. Cai X., Hu Y. H., Energy Sci. Eng., 7 (2019), 4
  60. Li G. et al., Green Chem., 23 (2021), 689
  61. Zhang R. et al., ACS Catal., 8 (2018), 9280
  62. Rabie A. M., Betiha M. A., Park S. E., Appl. Catal. B Environ., 215 (2017), 50
  63. Недоливко В. В. и др., Журн. прикладной химии, 93 (2020), 763
  64. Jang W. J. et al., Catal. Today, 324 (2019), 15
  65. Крылов О. В., Российский химический журн., 44:1 (2000), 19
  66. Zubenko D., Singh S., Rosen B. A., Appl. Catal. B, 209 (2017), 711
  67. Матус E. В. и др., Кинетика и катализ, 60 (2019), 245
  68. Матус E. В. и др., Кинетика и катализ, 60 (2019), 532
  69. Matus Е. В., Int. J. Hydrogen Energy, 45 (2020), 33352
  70. Ismagilov I. Z. et al., Appl. Catal. A, 481 (2014), 104
  71. Керженцев М. А. и др., Кинетика и катализ, 58 (2017), 614
  72. Ligthart D. A. J. M, Pieterse J. A. Z., Hensen E. J. M., Appl. Catal. A, 405 (2011), 108
  73. Hou Z. et al., Appl. Surf. Sci., 233 (2004), 58
  74. Исмагилов И. З. и др., Кинетика и катализ, 56 (2015), 394
  75. Матус E. В. и др., Кинетика и катализ, 58 (2017), 623
  76. Ismagilov I. Z. at al., Int. J. Hydrogen Energy, 39 (2014), 20992
  77. de Abreu A. J., Lucredio A. F., Assaf E. M., Fuel Process. Technol., 102 (2012), 140
  78. Matus E. V. et al., J. Nanoparticle Res., 21 (2019), 11
  79. Ismagilov I. Z., Eurasian Chem. J., 19 (2017), 3
  80. Zhang L. et al., J. Mol. Catal. A, 297 (2009), 26
  81. Smaller carbon footprint. Higher process eficciency, Электронный ресурс (accessed 21 April 2021)
  82. Chen Q. et al., J. Saudi Chem. Soc., 23 (2019), 111
  83. Li Z. et al., Joule, 3 (2019), 570
  84. Zhang X. et al., J. CO$ ^2$ Util., 29 (2019), 140
  85. Ye S. et al., Adv. Ind. Eng. Polym. Res., 2 (2019), 143
  86. Geschwind J., Frey H., Macromolecules, 46 (2013), 3280
  87. Li X. et al., J. CO$ ^2$ Util., 26 (2018), 52
  88. Middelkoop V. et al., J. Clean. Prod., 214 (2019), 606
  89. Matus et al., J. Phys. Conf. Ser., 1749 (2021), 012023
  90. Pashchenko D., Int. J. Energy Res., 44 (2020), 438
  91. Singh S. et al., Int. J. Hydrogen Energy., 43 (2018), 17230
  92. Rostrup-Nielsen J. R., Sehested J., Noerskov J. K., Adv. Catal., 47 (2002), 65
  93. Yagi F. et al., Stud. Surf. Sci. Catal., 147 (2004), 127
  94. Yagi F. et al., Catal. Today, 104:1 (2005), 2
  95. Усачев Н. Я. и др., Российский химический журн., 52:4 (2008), 22
  96. De S. et al., Energy Environ. Sci., 9 (2016), 3314
  97. Horn R., Schlögl R., Catal. Lett., 145 (2015), 23
  98. Ismagilov Z. R. et al., Catal. Today, 323 (2019), 166
  99. Aramouni N. A. K. et al., Energy Convers. Manag., 150 (2017), 614
  100. Sehested J., Gelten J. A. P., Helveg S., Appl. Catal. A, 309 (2006), 237
  101. Bengaard H. S. et al., J. Catal., 209 (2002), 265
  102. Mullins D. R., Surf. Sci. Rep., 70 (2015), 42
  103. Rodriguez J. A. et al., Chem. Soc. Rev., 46 (2017), 1824
  104. Bruix A., Neyman K. M., Catal. Lett., 146 (2016), 2053
  105. Матус Е. В. и др., Журн. структ. хим., 61 (2020), 1143
  106. Kim J. H. et al., ACS Nano, 15 (2021), 81
  107. Li D. et al., Int. J. Hydrogen Energy, 39 (2014), 10959
  108. Hernandez W. Y. et al., Green Chem., 19 (2017), 5269
  109. Fuentes R. O. et al., RSC Adv., 6 (2016), 64861
  110. Kwon O. et al., J. Phys. Energy, 2 (2020), 032001
  111. Misture S. T. et al., Catal. Sci. Technol., 5 (2015), 4565
  112. Jabbour K., J. Energy Chem., 48 (2020), 54

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».