La conversión selectiva de CO2 y H2 en productos químicos y combustibles valiosos es una ruta prometedora para el reciclaje de carbono. Se han desarrollado múltiples rutas para el CO2 hidrogenación a metanol, alcoholes superiores, dimetiléter (DME), aromáticos, hidrocarburos y olefinas. Entre estos productos, el DME es atractivo porque no es tóxico ni corrosivo y se ha utilizado como plataforma química en la industria, portador de hidrógeno y aditivo para combustibles.
Se han sintetizado una serie de catalizadores para la hidrogenación directa del CO2 -a DME mediante catálisis en cascada que implica síntesis de metanol y condensación de metanol a DME sobre un catalizador de cobre soportado. Sin embargo, solo se logró una alta selectividad de DME con una baja conversión de CO2 , lo que resulta en una productividad deficiente en una sola pasada.
Cuando el CO2 La conversión aumentó, se produjeron abundantes subproductos de CO, metanol e hidrocarburos. Una tendencia reciente es el CO2 a la conversión de DME sobre catalizadores bifuncionales, como las nanopartículas de cobre soportadas por óxido ácido, pero su rendimiento aún es insatisfactorio. Además, las nanopartículas de cobre se sinterizaron durante la catálisis, lo que dio lugar a una durabilidad deficiente.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Feng-Shou Xiao y el Prof. Liang Wang de la Universidad de Zhejiang, China, ha superado estas limitaciones mediante el desarrollo de un catalizador de nanopartículas de cobre altamente activo, selectivo y duradero para convertir CO2 al DME. Esto se logró cargando nanopartículas de Cu sobre soportes de sílice hidrófobos y modificados con Ga. La sílice modificada con Ga proporcionó una acidez moderada para la deshidratación del metanol al DME, lo que dificultó la deshidratación profunda de los hidrocarburos.
Es importante destacar que la superficie hidrófoba del catalizador impide eficazmente la sinterización de las nanopartículas de Cu, que normalmente se desencadena con agua y metanol. En consecuencia, bajo las siguientes condiciones de reacción (6000 mL gcat –1 ·h –1 , 3 MPa, 240 °C), el CO2 Se obtuvieron una conversión del 9,7%, selectividades de DME y metanol del 59,3% y 28,4%, y una selectividad de CO de sólo el 11,3%. En una evaluación continua durante 100 h, el rendimiento se mantuvo bien sin ninguna tendencia a la desactivación, superando a los catalizadores de Cu soportados generales.
La investigación se publica en el Chinese Journal of Catalysis .
Más información: Hangjie Li et al, Hidrogenación selectiva de CO2 en éter dimetílico sobre catalizadores de cobre hidrófobos y modificados con galio, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64535-8
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
