兰州化物所李福伟Angew.：4K-Ni1Zn3-300助力CO2加氢制多碳醇

镍（Ni）-基催化剂在CO₂加氢制甲烷（CH₄）方面已得到了广泛的研究，但由于C1中间体的连续加氢导致甲烷化，在Ni-基催化剂上由CO₂加氢合成多碳醇（C₂₊OH）还具有挑战性。

基于此，中国科学院兰州化学物理研究所李福伟研究员等人报道了一种新型的由K改性的Ni-Zn双金属催化剂上的CO₂加氢合成C₂₊OH的方法，具有良好的活性和选择性。

作者制备了一系列用K改性的Ni-M双金属催化剂，发现只有K改性的Ni-Zn双金属催化剂能催化CO₂加氢生成C₂₊OH，而其他4种K改性的Ni-M双金属催化剂（M=Ga/Zr/Mg/Ce）只能生成CH₄产物。

优化后的4K-Ni₁Zn₃-300催化剂合成C₂₊OH的时空产率（STY）高达62.7 mg/g/h，C₂₊OH在醇类中的选择性为93.1%，与目前最先进的催化剂相当。

作者推断*CH₃COO是当前Ni-催化CO₂加氢生成C₂₊OH的关键中间体，该过程应经过以下四个步骤：

（1）通过RWGS过程将CO₂转化为CO；（2）CO加氢生成*CH_x物种，并通过*CH_x物种之间的链式生长生成烷基；（3）吸附后的CO₂插入烷基形成羧酸类；（4）羧酸氢化反应生成C₂₊OH。

DFT计算发现，CO₂在Ni₃Zn₁C₁(111)上的吸附能为-0.51 eV，在K₂CO₃存在下，CO₂在Ni₃Zn₁C₁(111)上的吸附能大幅增加。

吸附后的CO₂可进一步转化为CO，在有无K促进剂的情况下，CO形成的能垒为1.04和1.19 eV。Ni₃Zn₁C₁(111)-K₂CO₃表面*CO₂和*CH₂之间C-C耦合的能垒比Ni₃Zn₁C₁(111)表面低，说明K的加入可以极大地促进C-C耦合过程。

此外，在有无K₂CO₃的情况下，*CH₃COO还原为*CH₃CH₂OH的有效能垒分别为1.35 eV和1.93 eV，表明K的存在促进了乙酸的氢化反应。

In-Situ-Formed Potassium-Modified Nickel-Zinc Carbide Boosts Production of Higher Alcohols beyond CH₄ in CO₂ Hydrogenation. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202311335.

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/09/18/7e1b448740/

兰州化物所李福伟Angew.：4K-Ni1Zn3-300助力CO2加氢制多碳醇

相关推荐

分享到：