CO2化学
过渡金属配合物催化CO2与有机化合物反应，生成有用的化学品，是化学固定CO2的有效方法，是解决温室气体积极的途径。也是为未来有机化学工业寻找碳源的基础研究。
目前CO2的固定主要有三种方法：化学固定法、生物固定法和其他固定方法。
一、化学固定法
早期的CO2化学固定法主要是利用CO2作为工业合成化学的原料，用于制造纯碱、尿素和碳酸氢氨等。CO2与主族金属化合物的反应已研究的很多，但由于是化学计量反应而限制了它在工业上的大规模的应用。目前主要是用于水杨酸的合成。过渡金属配合物与CO2的反应是最近二十年才开始研究的，是目前化学固定法研究的主要方向。主要是利用过渡金属特殊的催化作用来开发催化CO2的有机合成反应。目前认为是通过CO2向过渡金属配位和向M—x（x=C、H、O、N等）键的插入反应来完成的。
具体可分为以下几类：
1．CO2的氢化还原
CO2是较好的电子接受体，利用它易与过渡金属的低价态配合物发生作用，使其催化氢化还原，其中以CO2／H2合成甲酸、甲醇最为重要。目前研究最多的是均相催化反应。
CO2／H2非均相催化反应的研究也在进行。利用金属合金催化剂（如Cu70Zr30、Ni61Zr36、Pd25Zr75等）对CO2的催化反应已有专利报道。另外利用电化学方法还原CO2制甲醇、甲酸也有报道。
由CO2／H2出发制甲烷是目前CO2固定的一种新途径，寻找合适的催化剂是问题的关键。F·Solymosi研究小组做了大量的工作，发现Rh系催化剂最具活性。最近报道了东北电力公司和日立公司联合研制的Rh—Mn催化剂。常压下将CO2和H2（1∶4）加热后通过该催化剂，当温度达到300℃时，至少有90％的CO2转化成甲烷，且反应速率极快。
2．CO2与不饱和烃的反应
CO2与不饱和烃的均相催化反应是一组值得注意的反应：以炔烃、烯烃或二烯烃为加合物，反应可生成内酯、酸或酯。两种最为有效的催化剂是铑和钯的配合物。这部分CO2化学颇有吸引力，因为通过形成新的C—C键，CO2被固定在有机化合物中。其中较成功的例子是1978年Lapidus发现的乙烯与CO2的羧化作用。在70Mpa和CO2：乙烯=1∶1时，Wilkinson催化剂存在下（以卤化氢为助催化剂），乙烯转化率可达91％，丙酸产率为38％。这为廉价的乙烯的利用开辟了新的途径。
近年来，由CO2与不饱和烃（特别是双烯烃、双炔烃等）合成高分子材料的研究十分活跃。
3．CO2的共聚反应
自1969年首先发表了利用CO2作原料，合成高分子化合物的研究报道后，这方面的开发研究迅速发展。以CO2为起始原料，可与不饱和烃、胺类、环氧化合物和其他化合物等发生二元或三元共聚反应，生成交联、接枝、嵌段等共聚体。
其中以CO2与环氧化物（如环氧乙烷、环氧丙烷等）共聚，合成高相对分子质量的聚碳酸酯（如聚乙烯碳酸酯、聚丙烯碳酸酯等）最为成熟。此法已代替传统的光气法，实现了工业化生产。这种聚碳酸酯可加工成透明的有韧性的薄膜，可用于食品包装和保鲜。目前主要的催化剂体系为ZnEt2体系，包括ZnEt2—H2O、ZnEt2—RNH2以及其他含锌化合物（如ZnCO3、Zn(Ac)2等）。最近发现采用有机铝催化体系，可以得到CO2含量少的低相对分子质量共聚体。
4．CO2的脱氧合作用
由于CO2分子具有极高的热稳定性，很难发生分解反应生成CO。
在2273K时，CO2也只有1．8%分解，因此通常采用加入还原剂X在适当的催化剂存在下使其发生脱氧合作用生成CO。目前研究最多的是用甲烷作还原剂。Ni体系催化剂是目前认为最具催化活性的催化体系。最近报道了Pd双金属／Al2O3催化剂和Ni／Al2O3催化剂，发现具有很好的催化活性。近年来发现只要找到合适的催化剂，将CO2分解为用做工业原料的CO是可行的。1990年报道了一位日本科学家使用廉价的Fe3O4作催化剂，在较低温度下（543℃—573℃）分解CO2，转化率在96％以上。最近也报道了用硫化钨作催化剂，CO2的转化率可达99．9%。另外，采用等离子体分解CO2也是一种较理想的方法。其他的CO2化学固定法（如CO2的二聚合成草酸）也在研究之中
二、生物固定法
利用植物的光合作用将CO2转化为碳水化合物是CO2固定的最高形式，虽然其总反应式极其简单，但实际上是通过发生在叶绿体基质中的一系列酶促进反应而实现的。这一系列反应称为卡尔文循环。在卡尔文循环中，1，5—二磷酸核酮糖酸化酶起了极其重要的作用，它为Mg2+所活化。在光合作用机理被揭开之后，人们开始提取和合成光合作用所需的酶，以开发生物固定CO2技术。目前主要是利用海藻类植物固定CO2，另外，利用微生物固定CO2的基础化学研究也在进行。
三、其他方法
分离和回收CO2也是固定CO2的有效方法，目前具有现实意义的是油田气、天然气和烟道气的分离，传统的CO2分离方法有化学吸附附法和深冷分离法，自1979年美国的Separex Co开发出用于气体分离的醋酸纤维素膜后,膜法分离CO2受到了世界各国的重视,并开发出用于强化开采原油（EOR）中CO2分离和天然气中CO2分离的装置。为了克服普通膜的耐热性差，只能在常温下使用，日本NEDO机构正在开发陶瓷分离膜，以期利用精细陶瓷的耐高温和高强度特点于高温条件下分离CO2。另外，利用碳酸纤酶CA高效催化CO2的水合反应来固定CO2，可望与生物固定CO2技术联合，并将产生深远的影响。
[ 本帖最后由 kevin_7 于 2006-4-5 19:26 编辑 ]
