【項目名稱】

自然啟迪的二氧化碳水熱還原產長鏈烷烴

【項目負責人】

金放鳴

【項目完成人】

金放鳴，何道平，王曉光🏐，楊陽，何潤田☝🏻，鐘恒♨️，韓布興🐀，王野

【項目完成單位】

沐鸣2平台🤷🏿、中國科學院化學研究所、廈門大學

【項目簡介】

石油的主要成分是各種長鏈烷烴的混合物👢，其成油機理有生物成油和非生物成油兩種學說。生物成因學說較被廣為接受，認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成👷🏽‍♀️🍲，不可再生。非生物成因學說認為石油是由地殼內本身的碳物種生成，可再生且與生物無關𓀛，即在地殼或地幔富含氫氣的堿性水熱流體蛇紋化過程中，碳物種在礦物催化劑的催化作用下加氫生成各種烴類化合物。然而🉑，該學說一直缺乏實驗證據👩🏻‍🦱🛁，且水熱環境如何促進碳鏈增長亦未知，導致非生物成因學說難於被廣泛接受🈶。

另外🍑，生命起源問題一直被認為是現代自然科學的三大難題之一，上世紀八十年代以美國地球化學家 Russell為代表提出了海底生命起源學，然而📸🖕，同樣缺乏實驗證據。

金放鳴團隊通過構建全新的模擬地殼深部高溫高壓水熱環境的實驗方法，以鐵粉為還原劑，鈷粉為催化劑，在300 ℃和300個大氣壓下🤲🏼，成功地將二氧化碳/碳酸氫鈉水熱還原為鏈長達二十四碳的烷烴及烯烴。研究發現了鈷金屬在碳酸氫根存在下的水熱自修復穩定機製，打破了鈷遇水即失活的傳統認知🤞🏻🧑🏼‍🎤，重新認識了鈷的催化性能🧘🏼‍♀️。利用新開發的高溫高壓水熱原位紅外揭示了零價鈷與鐵表面羥基物種對反應中間體一氧化碳的吸附與氫化偶聯的協同作用。

該成果為石油的非生物成因學說提供了關鍵的實驗證據和機理闡釋🏋️‍♀️，發展了油氣地質理論👝，為舊油田油氣的無機可再生與預測未來油氣勘探的靶區提供理論依據。同時，長鏈烷烴的水熱合成為原始脂質體細胞的出現提供重要的前驅體分子，推動了生命起源熱液理論的發展🤽🏻‍♂️，有助於理解地球化學如何向生物化學進化演變。進一步，為利用二氧化碳人造石油大規模合成提供了新途徑👨🏼，將石油變為可再生資源提供了可能。

國際著名海底生命起源學說創始人Michael J. Russell教授在《PNAS》對該跨學科研究發表了專題評述，稱該研究“沖擊並連接了一些跨學科的努力，對化學工業和地球化學理論都很重要”。如此涉及石油成因🤙🏿、生命起源解謎以及氣候變化的二氧化碳循環利用的跨越研究👂🪙，可望為探索人類何去何從終極問題做貢獻。