Los investigadores lograron por primera vez la hidrogenación de CO2 de alta eficiencia a baja temperatura en metanol, con una larga vida útil sobre MoS2 de pocas capas rico en vacantes de azufre, así como una actividad y selectividad notablemente más altas que las del catalizador comercial de Cu / ZnO / Al2O3. Crédito:DICP
Conversión eficiente de CO 2 es estratégicamente significativo para aliviar la crisis energética y lograr el objetivo de la neutralidad de carbono. Una ruta de conversión prometedora es la hidrogenación de CO 2 al metanol utilizando una fuente de "hidrógeno verde" basada en energía renovable.
Los catalizadores de óxidos metálicos tradicionales para esta reacción generalmente requieren una temperatura alta (> 300 o C), que tiende a promover reacciones secundarias no deseadas de cambio inverso de agua-gas (RWGS), produciendo así una gran cantidad de CO como subproducto.
La introducción de componentes de metales de transición en óxidos metálicos puede promover la activación de H 2 , reduciendo así la temperatura de reacción, pero esto también facilita la hidrogenación excesiva de CO 2 a CH 4 , conduciendo a una selectividad reducida del metanol. Mejora adicional del rendimiento de los catalizadores de metal / óxido de metal convencionales para CO a baja temperatura 2 la hidrogenación a metanol está severamente restringida por el compromiso entre su actividad y selectividad.
Recientemente, un grupo dirigido por el profesor Deng Dehui del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), en colaboración con el Prof. Wang Ye de la Universidad de Xiamen, logró por primera vez hidrogenación de CO de alta eficiencia a baja temperatura 2 al metanol, con una larga vida útil sobre MoS de pocas capas rico en vacantes de azufre 2 , así como una actividad y selectividad notablemente más altas que las del Cu / ZnO / Al comercial 2 O 3 Catalizador.
Su trabajo, que fue publicado en Catálisis de la naturaleza , abre una nueva vía para la conversión de CO 2 con bajo consumo energético y alta eficiencia.
Descubrieron que el MoS de pocas capas rico en vacantes de azufre 2 podría activar y disolver simultáneamente o Ciate CO 2 y H 2 a bajas temperaturas e incluso a temperatura ambiente, facilitando así la hidrogenación de CO a baja temperatura 2 a metanol con alta actividad y selectividad.
Además, encontraron que la reacción RWGS y la hidrogenación excesiva de metanol a CH 4 fueron efectivamente suprimidos. A los 180 o C, 94,3% de selectividad de metanol para un CO 2 se logró una conversión del 12,5% sobre el catalizador; este resultado fue mejor que el obtenido con la comercial Cu / ZnO / Al 2 O 3 catalizador y catalizadores descritos anteriormente.
La actividad y la selectividad se mantuvieron de manera constante durante más de 3000 horas sobre el MoS 2 Catalizador, lo que lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones industriales. Las caracterizaciones in situ combinadas con cálculos teóricos demostraron que las vacantes de azufre en el plano en MoS 2 fueron los centros activos para catalizar la hidrogenación altamente selectiva de CO 2 al metanol.
"Este trabajo revela el potencial de las vacantes en el plano en materiales bidimensionales para catálisis y proporciona una estrategia novedosa para el desarrollo de nuevos catalizadores que se utilizarán en CO 2 hidrogenación ", dijo el profesor Deng.
