O diagrama esquemático do efeito da água no CO 2 hidrogenação sobre superfície escalonada de Cu (211). Crédito:Science China Press
Como alternativa ao esgotamento dos recursos fósseis, a redução de CO 2 emitido da combustão de combustível fóssil em produtos químicos valiosos e combustível tem atraído cada vez mais atenção. Devido à alta estabilidade termodinâmica do CO 2 , ainda é muito desafiador encontrar uma rota sustentável e econômica para converter seletivamente o CO inerte 2 com uma alta taxa de conversão em condições amenas. A água também pode ser um fator significativo no controle do mecanismo de reação. Por um lado, a água é um produto acompanhado de CH 3 OH. H 2 O pode acionar a autocatálise para acelerar o CO 2 ativação e produção de metanol. Por outro lado, Cu também é um catalisador altamente ativo para a reação de deslocamento água-gás (WGS) e sua reação reversa (RWGS). A água também é possível para lançar ou suprimir a reação lateral, o que poderia influenciar a seletividade.
Muito recentemente, O grupo do Dr. Cao e do Prof. P. Hu na East China University of Technology analisou sistematicamente o efeito da água de superfície em cada etapa elementar para divulgar seu papel no CO 2 hidrogenação sobre a superfície escalonada de Cu (211). A influência da água no CO 2 a hidrogenação foi discutida respectivamente nos níveis da estrutura eletrônica, energia e cinética. Os mecanismos entre a ausência e a presença de água foram comparados quantitativamente com base na simulação microcinética sobre cálculos da teoria funcional da densidade (DFT).
Verificou-se que a autocatálise da água pode favorecer a formação do intermediário COOH por meio da transferência de prótons. Isso acelera a geração de CO enquanto não melhora a síntese de metanol, dando origem ao maior CO 2 conversão e a seletividade para CO. Além disso, a análise microcinética também lança luz sobre o fato de que a pressão parcial inicial muito alta de água inibirá termodinamicamente o CO 2 conversão devido à cobertura muito alta de OH. Portanto, é a primeira vez que se revela como modular a atividade e seletividade do CO 2 hidrogenação através da mudança de H 2 O pressão.
