W nowym badaniu wprowadzono uproszczoną metodę wytwarzania katalizatorów z węglika Mo, które wykazują wyjątkową aktywność i stabilność konwersji CO2.
Metoda ta pozwala uniknąć skomplikowanych tradycyjnych procesów, oferuje nową ścieżkę obiegu węgla w celu poprawy wydajności i podkreśla potencjał szerokiego zastosowania przemysłowego.
Katalizatory z węglika molibdenu
Węgliki molibdenu (Mo), znane ze swoich unikalnych właściwości elektronicznych i strukturalnych, są uważane za obiecujące alternatywy dla katalizatorów z metali szlachetnych w katalizie heterogenicznej. Jednakże tradycyjne metody wytwarzania węglików Mo charakteryzują się złożonymi procesami, rygorystycznymi warunkami syntezy, wymagającą regulacją kryształów i wysokim zużyciem energii. Dodatkowo węgliki Mo są podatne na utlenianie i dezaktywację, co stanowi istotną barierę w ich powszechnym zastosowaniu.
W badaniu opublikowanym dzisiaj (9 września) w Chemia Przyrodygrupa badawcza kierowana przez prof. Jiana Suna z Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) Chińskiej Akademii Nauk (CAS) opracowała łatwą strategię mającą na celu ustalenie katalizatorów z węglika Mo w celu uzyskania wydajnego CO2 konwersję, z pominięciem skomplikowanego procesu nawęglania stosowanego w tradycyjnych metodach.
Innowacyjna metoda wytwarzania katalizatora
Naukowcy wyprodukowali MoO modyfikowany Ir3 katalizatora przy użyciu jednoetapowej metody pirolizy natryskiwania płomieniowego (FSP), w wyniku której otrzymuje się metastabilny tlenek Mo gatunek ze względu na szybkie hartowanie w wysokich temperaturach. Ta unikalna struktura ułatwiła nawęglanie indukowane reakcją podczas reakcji RWGS, tworząc w ten sposób odporny na utlenianie tlenowęglik Mo (MoOXCy) aktywne miejsca.
Katalizator wykazywał doskonałą aktywność i stabilność, co podkreślało wyższość katalizatorów z węglika Mo wywołanych reakcją. W temperaturze 600°C osiągnięto współczynnik produkcji CO wynoszący 17,5 molgcat-1 H-1 ze 100% selektywnością CO. W teście stabilności trwającym 2000 godzin nie zaobserwowano żadnej znaczącej dezaktywacji, co pokazuje jego ogromny potencjał w zastosowaniach przemysłowych.
Dalsze badania wykazały, że kluczowymi miejscami aktywnymi w reakcji RWGS był nienasycony MoOXCy na powierzchni węglików Mo. Gatunki te mogą utrzymywać dynamiczną równowagę w połączonej atmosferze redukcji, nawęglania i utleniania, zapobiegając poważnej dezaktywacji.
Wzmocnienie CO2 Efektywność konwersji
Ponadto badacze zaproponowali nowy szlak cyklu węgla w reakcji RWGS, który był bardziej korzystny termodynamicznie niż tradycyjny szlak redoks poprzez promowanie H2 dysocjacja poprzez gatunki *COH. Szlak ten może działać jako uzupełnienie mechanizmu redoks, zwiększając poziom CO2 konwersję na węgliki Mo, co prowadzi do doskonałej wydajności katalitycznej.
„Nasze badanie zapewnia niskoenergetyczną strategię opracowania węglików Mo jako wydajnych katalizatorów i toruje drogę do zastosowania taniego układu katalizatorów na bazie Mo do usuwania CO2 wykorzystania” – powiedział prof. Sun.
Odniesienie: „Wywołane reakcją nienasycone tlenowęgliki Mo dają wysoce aktywne katalizatory konwersji CO2” 9 września 2024 r., Chemia Przyrody.
DOI: 10.1038/s41557-024-01628-4
