使用可持续氢源将CO2直接转化为甲烷、汽油到柴油范围的燃料、甲醇和轻质烯烃被认为是缓解全球变暖的一种有前途的方法。然而,迄今为止尚未探索将CO2直接转化为高附加值化学品,例如乙酸和丙酸(分别为 AA 和 PA)。
基于此,韩国成均馆大学Jaehoon Kim等人报道了一种了Ni-Zn金属间化合物/富锌NixZnyO催化剂可用于直接CO2加氢制备AA和PA,在325°C下,AA和PA的选择性分别高达58.9%和18.2%,STYs分别为0.405和0.125 mmol L-1 h-1,CO2转化率为13.4%,该反应还抑制了CH4(17.0%)和C2-C4(5.0%)的选择性。
研究人员发现在高达900°C的温度下煅烧过程中,Ni相互扩散进入ZnO相、Zn进入NiO相,还原过程中形成Ni-Zn金属相,产生了Ni-Zn金属间化合物/富锌NixZnyO催化剂。富锌NixZnyO相中的大量氧空位促进了CO2的吸附,CO2吸附物质(即碳酸盐、碳酸氢盐和甲酸盐)和气态CO的存在表明 RWGS反应将CO2转化为CO,CO被氢化为甲酰基物质,然后成为表面吸附的(*CH3)n物种。AA和PA是通过CO2与表面吸附的(*CH3)n物质直接C-C偶联产生的。CO2转化率和一元羧酸选择性在运行中保持长达216小时,并且在长期稳定性测试期间保持Ni-Zn金属间化合物/富锌NixZnyO催化剂的形态和相结构,这表明Ni-Zn金属间化合物催化剂的稳健性。
迄今为止,直接CO2加氢转化主要用于生产液体燃料、甲醇和轻质烯烃,从CO2生产增值单羧酸的可能性证明了Ni-Zn金属间化合物的新颖性和可用性催化剂。
Synthesis of monocarboxylic acids via direct CO2 conversion over Ni-Zn intermetallic catalysts. ACS catal., 2021.
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00747
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