合成氣直接制備低碳烯烴
使用不添加助劑的 Fe5C2 催化劑,在光照和常壓的條件下可使 CO 的轉(zhuǎn)化率達到 50% ,在烴類產(chǎn)物中可以得到 56% 的低碳烯烴(烯 / 烷比高達 11 ), CO2 的選擇性低至 18% ,且催化劑具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。首先 Fe5C2 催化劑在整個太陽光譜中具有良好的光吸收,出色的光熱效果(在光熱條件下催化劑表面溫度可以升到 ~500 oC )改變了催化劑 對產(chǎn)物的 選擇性。相 比較 ,傳統(tǒng)熱催化轉(zhuǎn)化合成氣反應在 該 溫度下,烷烴產(chǎn)物卻以甲烷為主(選擇性為 95% ), CO2 的選擇性高達 36% ; 其次 Fe5C2 催化劑表面在光照條件下原位形成了微量 O 原子修飾的 Fe5C2-O 異質(zhì)結(jié)構(gòu),該獨特的結(jié)構(gòu) 以及催化劑對光電吸收 促進烯烴 快速 脫附,避免其進一步加氫生成烷烴,從而提高烯烴的選擇性。通過比較基態(tài)(熱催化反應)和激發(fā)態(tài)(光催化反應)下烯烴和烷烴的吸附能量值,發(fā)現(xiàn)表面 O 原子可以 改變 Fe5C2 表面的局部電子結(jié)構(gòu)和光學帶隙,使反應更趨向于低碳烯烴的生成。
北京大學
2021-04-11