O catalisador Cu-Fe facilita a conversão de CO2 à pressão ambiente em olefinas de cadeia longa
Caracterizações estruturais de CuFeO ativado2 . uma imagem HAADF de CuFeO ativado2 . b Perfis XRD de CuFeO ativado2 . c Espectros de Mössbauer de CuFeO ativado2 2. d Cu LMM Auger, e Fe2p XPS, e f O 1s XPS espectros de CuFeO fresco e ativado2 . Crédito:Comunicação da Natureza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-29971-5
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zeng Jie da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) desenvolveu um novo catalisador Cu-Fe que pode realizar a produção de olefinas de cadeia longa por CO
2 hidrogenação sob baixa pressão.
O estudo foi publicado em
Nature Communications em 3 de maio.
As olefinas de cadeia longa desempenham um papel essencial na produção de produtos químicos comuns, como lubrificantes sintéticos, gasolina de alta octanagem e inibidores de corrosão.
No entanto, eles geralmente são sintetizados a partir de recursos petrolíferos, o que não é ambientalmente amigável. Além disso, métodos existentes de CO
2 hidrogenação para produção de olefinas de cadeia longa são principalmente operadas sob alta pressão.
Neste estudo, a equipe de pesquisa escolheu a via intermediária do CO, induziu sítios de Cu com a capacidade de adsorção não dissociada de CO e sintetizou o catalisador Cu-Fe com interfaces de carboneto de cobre-ferro trabalhando sob pressão ambiente. O catalisador Cu-Fe, composto de Cu, óxidos de ferro e carbonetos de ferro, é denominado CuFeO ativado
2 .
Eles descobriram que o CuFeO ativado
2 alcançou seletividade de olefinas de cadeia longa de 66,9% sob 1 bar, que superou a maior seletividade atual de 66,8% sob 35 bar.
Comparado ao catalisador tradicional à base de ferro, o catalisador Cu-Fe apresentou menor seletividade para CO e metano e maior seletividade para olefinas de cadeia longa.
Para avaliar a aplicabilidade do CuFeO ativado
2 , eles mudaram a velocidade espacial e a razão de H
2 para CO
2 . Os resultados mostraram que os catalisadores preparados podem alcançar uma boa seletividade de olefinas de cadeia longa sob várias velocidades espaciais e a razão de H2 para CO
2 , indicando a aplicabilidade do CuFeO ativado
2 em uma ampla gama de condições.
"Embora a atividade do catalisador tenha diminuído após uma longa reação, ela pode ser renovada por um processo de regeneração que aumentou a pressão", disse o Prof. Zeng.
Além disso, os pesquisadores revelaram que, exceto pelo acoplamento C-C através do processo de carboneto no carboneto de ferro, a inserção de CO também ocorreu nas interfaces de carboneto de cobre-ferro para causar o crescimento da cadeia de carbono.
Como resultado, uma grande quantidade de CO não dissociado na superfície do catalisador pode ser utilizada eficientemente. A cooperação do processo de carboneto e do processo de inserção de CO levou à boa seletividade das olefinas de cadeia longa.
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