Conversão seletiva de CO₂ em éter dimetílico em catalisadores de cobre hidrofóbicos e modificados com gálio
A proximidade das espécies de Cu e Ga sobre Cu/Ga-SiO2 O catalisador -20Me poderia realizar simultaneamente reações em tandem de hidrogenação de CO2 ao metanol e desidratação do metanol ao DME, onde foi evitado o transporte adicional e a readsorção do metanol intermediário ao catalisador hidrofóbico. Além disso, os grupos metila removeram eficientemente a água gerada nessas duas reações, deslocando o equilíbrio da reação para frente. Neste caso, CO2 a conversão e a seletividade do DME foram promovidas em relação ao Cu/Ga-SiO2 -Catalisador de 20Me. Crédito:Jornal Chinês de Catálise A conversão seletiva de CO2 e H2 em produtos químicos e combustíveis valiosos é uma rota promissora para a reciclagem de carbono. Várias rotas foram desenvolvidas para o CO2 hidrogenação em metanol, álcoois superiores, éter dimetílico (DME), aromáticos, hidrocarbonetos e olefinas. Entre esses produtos, o DME é atraente porque não é tóxico nem corrosivo e tem sido utilizado como plataforma química na indústria, transportador de hidrogênio e aditivo para combustíveis.
Uma série de catalisadores foi sintetizada para a hidrogenação direta de CO2 -para-DME via catálise em cascata envolvendo síntese de metanol e condensação de metanol em DME sobre um catalisador de cobre suportado. No entanto, a alta seletividade do DME só foi alcançada com baixa conversão de CO2 , resultando em baixa produtividade em uma passagem.
Quando o CO2 a conversão aumentou, abundantes subprodutos de CO, metanol e hidrocarbonetos foram produzidos. Uma tendência recente é o CO2 à conversão de DME em catalisadores bifuncionais, como nanopartículas de cobre suportadas por óxido ácido, mas seu desempenho ainda é insatisfatório. Além disso, as nanopartículas de cobre foram sinterizadas durante a catálise, resultando em baixa durabilidade.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Feng-Shou Xiao e pelo Prof. Liang Wang da Universidade de Zhejiang, China, superou essas limitações desenvolvendo um catalisador de nanopartículas de cobre altamente ativo, seletivo e durável para converter CO2 para DME. Isto foi conseguido carregando nanopartículas de Cu em suportes de sílica hidrofóbicos e modificados com Ga. A sílica modificada com Ga proporcionou acidez moderada para desidratação do metanol ao DME, o que dificultou a desidratação profunda aos hidrocarbonetos.
É importante ressaltar que a superfície hidrofóbica do catalisador dificulta eficientemente a sinterização das nanopartículas de Cu, que geralmente é desencadeada por água e metanol. Consequentemente, sob as seguintes condições de reação (6000 mL gcat
–1
·h
–1
, 3 MPa, 240 °C), o CO2 conversão de 9,7%, seletividades de DME e metanol de 59,3% e 28,4% e seletividade de CO de apenas 11,3% foram obtidas. Numa avaliação contínua durante 100 h, o desempenho foi bem mantido sem qualquer tendência de desativação, superando os catalisadores gerais de Cu suportados.
A pesquisa foi publicada no Chinese Journal of Catalysis .
Mais informações: Hangjie Li et al, Hidrogenação seletiva de CO2 em éter dimetílico sobre catalisadores de cobre hidrofóbicos e modificados com gálio, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64535-8 Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências
