Forskare uppnådde för första gången lågtemperatur och högeffektiv hydrogenering av CO2 till metanol, med ett långt arbetsliv över svavelviktsrika fåskikts MoS2, samt anmärkningsvärt högre aktivitet och selektivitet än för den kommersiella Cu/ZnO/Al2O3-katalysatorn. Kredit:DICP
Effektiv omvandling av CO 2 är strategiskt betydelsefull för att lindra energikrisen och för att uppnå målet om koldioxidneutralitet. En lovande omvandlingsväg är hydreringen av CO 2 till metanol med en förnybar energibaserad "grönt väte"-källa.
Traditionella metalloxidkatalysatorer för denna reaktion kräver vanligtvis en hög temperatur (> 300 o C), som tenderar att främja oönskade omvända vatten-gasskifte (RWGS) sidreaktioner, producerar således en stor mängd CO som biprodukt.
Införande av övergångsmetallkomponenter på metalloxider kan främja aktiveringen av H 2 , därigenom sänker reaktionstemperaturen, men detta underlättar också överdriven hydrering av CO 2 till CH 4 , vilket leder till minskad metanolselektivitet. Ytterligare förbättring av prestandan hos konventionella metall/metalloxidkatalysatorer för lågtemperatur CO 2 hydrering till metanol är starkt begränsad av avvägningen mellan deras aktivitet och selektivitet.
Nyligen, en grupp ledd av prof. Deng Dehui från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), i samarbete med prof. Wang Ye från Xiamen University, uppnådde för första gången lågtemperatur och högeffektiv hydrogenering av CO 2 till metanol, med ett långt arbetsliv över svavelvakansrika fåskiktade MoS 2 , samt anmärkningsvärt högre aktivitet och selektivitet än de för kommersiella Cu/ZnO/Al 2 O 3 katalysator.
Deras verk som publicerades i Naturkatalys , öppnar upp ett nytt sätt för omvandling av CO 2 med låg energiförbrukning och hög effektivitet.
De fann att den svavel vakans-rika få-lager MoS 2 kunde aktivera och diss samtidigt o Ciate CO 2 och H 2 vid låga temperaturer och även vid rumstemperatur, vilket underlättar lågtemperaturhydreringen av CO 2 till metanol med hög aktivitet och selektivitet.
Dessutom, de fann att RWGS reaktion och överdriven hydrering av metanol till CH 4 undertrycktes effektivt. Vid 180 o C, 94,3 % metanolselektivitet för en CO 2 omvandling av 12,5 % uppnåddes över katalysatorn; detta resultat var bättre än det som erhölls med den kommersiella Cu/ZnO/Al 2 O 3 katalysator och tidigare rapporterade katalysatorer.
Aktiviteten och selektiviteten bibehölls stadigt i över 3000 timmar över MoS 2 katalysator, vilket gör den till en lovande kandidat för industriella tillämpningar. Karakteriseringar på plats kombinerat med teoretiska beräkningar visade att svavelvakanserna i planet på MoS 2 var de aktiva centran för att katalysera den mycket selektiva hydrogeneringen av CO 2 till metanol.
"Detta arbete avslöjar potentialen för lediga platser i planet i tvådimensionella material för katalys och tillhandahåller en ny strategi för utvecklingen av nya katalysatorer som ska användas i CO 2 hydrering", sa Prof. Deng.
