Strukturella karakteriseringar av aktiverad CuFeO2 . en HAADF-bild av aktiverad CuFeO2 . b XRD-profiler för aktiverad CuFeO2 . c Mössbauer-spektra för aktiverad CuFeO2 2. d Cu LMM Auger, e Fe2p XPS och f O 1s XPS-spektra av färsk och aktiverad CuFeO2 . Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-29971-5
En forskargrupp ledd av prof. Zeng Jie från University of Science and Technology of China (USTC) utvecklade en ny Cu-Fe-katalysator som kan realisera produktionen av långkedjiga olefiner av CO2 hydrering under lågt tryck.
Studien publicerades i Nature Communications den 3 maj.
Långkedjiga olefiner spelar en viktig roll i produktionen av vanliga kemikalier som syntetiska smörjmedel, högoktanig bensin och korrosionsinhibitorer.
Men de syntetiseras i allmänhet från petroleumresurser, vilket inte är miljövänligt. Dessutom existerande metoder för CO2 hydrering för produktion av långkedjiga olefiner sker oftast under högt tryck.
I denna studie valde forskargruppen CO-mellanvägen, inducerade Cu-ställen med förmågan till icke-dissociationsadsorption av CO och syntetiserade Cu-Fe-katalysatorn med koppar-järnkarbidgränssnitt som arbetar under omgivande tryck. Cu-Fe-katalysatorn, som består av Cu, järnoxider och järnkarbider, kallas aktiverad CuFeO2 .
De fann att den aktiverade CuFeO2 uppnådde en selektivitet för långkedjiga olefiner på 66,9 % under 1 bar, vilket överträffade den nuvarande högsta selektiviteten på 66,8 % under 35 bar.
Jämfört med den traditionella järnbaserade katalysatorn visade Cu-Fe-katalysatorn lägre selektivitet för CO och metan och högre selektivitet för långkedjiga olefiner.
För att utvärdera tillämpligheten av den aktiverade CuFeO2 , ändrade de rymdhastigheten och förhållandet mellan H2 till CO2 . Resultaten visade att de framställda katalysatorerna kunde uppnå god långkedjig olefinselektivitet under olika rymdhastigheter och förhållandet mellan H2 och CO2 , som indikerar tillämpligheten av aktiverad CuFeO2 under en lång rad förhållanden.
"Även om aktiviteten hos katalysatorn minskade efter en lång reaktion, kan den fräschas upp genom en regenereringsprocess som ökade trycket", säger prof. Zeng.
Dessutom avslöjade forskarna att förutom C-C-kopplingen genom karbidprocessen på järnkarbid, skedde CO-insättning även på koppar-järnkarbidgränssnitt för att orsaka tillväxt av kolkedjor.
Som ett resultat kan en stor mängd odissocierad CO på ytan av katalysatorn användas effektivt. Samarbetet mellan karbidprocessen och CO-insättningsprocessen ledde till den goda selektiviteten hos långkedjiga olefiner. + Utforska vidare
