推进二氧化碳回收:研究人员开创高效碳化钼催化剂

知新了了 2024-09-09 17:28:47

一项新的研究介绍了一种简化的方法来生产碳化钼催化剂,这种催化剂在二氧化碳转化中表现出出色的活性和稳定性。

该方法避免了复杂的传统工艺,为提高效率提供了新的碳循环途径,具有广泛的工业应用潜力。

碳化钼催化剂

钼(Mo)碳化物以其独特的电子和结构特性而闻名,在非均相催化中被认为是贵金属催化剂的有前途的替代品。然而,传统的碳化钼制备方法工艺复杂,合成条件严格,晶体调节困难,能耗高。此外,Mo碳化物易氧化和失活,这对其广泛应用构成了重大障碍。

9月9日发表在《自然化学》杂志上的一项研究中,中国科学院大连化学物理研究所(DICP)孙坚教授领导的一个研究小组开发了一种简单的策略,建立了用于高效二氧化碳转化的碳化钼催化剂,绕过了传统方法中复杂的碳化过程。

新型催化剂制备方法

研究人员利用一步火焰喷雾热解(FSP)方法制备了一种ir修饰的MoO3催化剂,由于高温快速淬火,产生了亚稳的Mo氧化物。这种独特的结构在RWGS反应过程中促进了反应诱导的渗碳,从而产生了抗氧化的碳化氧Mo (MoOxCy)活性位点。

该催化剂表现出优异的活性和稳定性,突出了反应诱导型碳化钼催化剂的优越性。在600℃时,CO的产率为17.5 mol / l h-1, CO选择性为100%。在2000小时的稳定性测试中,没有观察到明显的失活现象,显示了其巨大的工业应用潜力。

进一步的研究表明,RWGS反应的关键活性位点是Mo碳化物表面的不饱和MoOxCy。这些物种在还原、渗碳和氧化复合气氛中能够保持动态平衡,防止严重失活。

提高二氧化碳转化效率

此外,研究人员在RWGS反应中提出了一种新的碳循环途径,该途径通过*COH促进H2解离,在热力学上比传统的氧化还原途径更有利。该途径可以作为氧化还原机制的补充,增强CO2在Mo上的转化,从而获得优异的催化性能。

孙教授说:“我们的研究为开发Mo碳化物作为高效催化剂提供了一种低能耗的策略,并为低成本Mo基催化剂系统用于二氧化碳利用铺平了道路。”

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