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利用二氧化碳（CO₂）作為軟氧化劑對乙烷進行升級是獲得含氧烴的理想方法。該反應在溫和條件下在熱力學上是不可行的，并且以前沒有作為一步法實現。

基于此，美國哥倫比亞大學Jingguang G. Chen和Lea R. Winter、比利時安特衛普大學Annemie Bogaerts（共同通訊作者）等人報道了一種使用非熱介質阻擋放電（DBD）等離子體展示了從CO₂和乙烷直接生產C₂和C₃醇、醛和酸以及C₁含氧化合物。

作者使用常壓流動反應器基于運行時間結果進行了研究，以判斷等離子體功率、原料氣比和催化劑添加量對活性和選擇性的影響。通過將原料氣比調整為更高比例的CO₂和使用較低的等離子體功率，可以提高對氧化烴產物的選擇性。

包含RhCo₃/MCM-41加氫甲酰化催化劑提高了對含氧化合物的選擇性，但僅適用于相對較短的反應時間尺度。同位素標記實驗與等離子體化學動力學模型相結合，揭示了反應途徑。該反應主要通過CO₂衍生的含氧物質氧化活化的乙烷衍生物進行，這表明其機制與熱催化醇合成根本不同。

此外，動力學分析能夠根據特定的能量輸入測量等離子體反應的激活勢壘。作者建立了詳細的等離子體化學動力學模型以建立主要反應途徑，發現這些途徑與實驗趨勢非常吻合。這些結果說明了使用等離子體在環境壓力下從溫室氣體CO₂和未充分利用的乙烷直接合成含氧化合物的可行性。

該研究揭示了一個潛在的機會，即應用由可再生能源提供動力的等離子體將豐富的乙烷從頁巖氣轉化為有價值的含氧化合物，同時利用CO₂作為輔助反應劑。

Oxygenate Production from Plasma-Activated Reaction of CO₂ and Ethane. ACS Energy Lett., 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02355.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02355.

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