?大化所/北林ACS Catal.:計算+實驗!揭示Ru基催化劑上CO2甲烷化的內在機理 2023年9月29日 下午6:21 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 21 CO2甲烷化不僅為減少CO2排放,而且為天然氣工業中的氫能儲存和甲烷利用提供了有效途徑。其中,金屬Ru在CO2甲烷化反應中表現出優異的活性和選擇性,因此人們對Ru基催化劑上CO2甲烷化反應的催化機理進行了大量的研究。Ru納米粒子的尺寸在Ru基納米催化中起著至關重要的作用,并且Ru的金屬尺寸直接受載體的控制。 當以可還原氧化物為載體時,強烈的金屬-載體相互作用以及可還原氧化物可能參與的CO2活化作用使得Ru納米催化劑的催化性能發生變化。因此,由于實際催化劑中金屬尺寸和載體效應的共同作用,Ru納米催化劑上CO2甲烷化的真正活性中心和相應的催化機理仍然難以捉摸。 近日,中國科學院大連化物所楊小峰和北京林業大學張天雨等以惰性SiC作為載體合成了Ru模型納米催化劑(Ru/SiC),然后利用原子層沉積技術(ALD)沉積氧化鋁來調控CO2甲烷化反應的金屬活性位點。密度泛函理論(DFT)計算表明,Ru納米催化劑在CO2甲烷化反應中的催化行為與Ru納米顆粒通過HCOO*中間體進一步甲烷化所暴露的(0001)臺階位點有關,并且Al2O3優先沉積在(101)表面和B5位點。 此外,微觀動力學模擬結果表明,H2和CO2在Ru表面的競爭活化削弱了催化劑的CO2轉化反應活性,而在CO2甲烷化反應中,由于中間產物的毒化作用,Ru納米催化劑的(101)表面加氫能力較低,對CO2轉化的貢獻較小。同時,氧化鋁層的存在也提高了釕納米催化劑的抗團聚能力,使其在高溫預處理條件下仍能保持催化活性。 實驗結果表明,在Ru納米催化劑上,CO2加氫可以在250 °C下開始。在Ru/SiC和氧化鋁包覆的xAl-Ru/SiC催化劑(x<70)上可以獲得優異的CO2反應活性和CH4選擇性(>98%);同時,70Al-Ru/SiC催化劑的CO2轉化率略有下降,而100Al-Ru/SiC催化劑的CO2轉化率幾乎是70Al-Ru/SiC催化劑的2倍。此外,研究人員在350 °C下對Ru/SiC和50Al-Ru/SiC催化劑進行了CO2加氫反應。 結果顯示,這兩種催化劑具有良好的CO2轉化率,并且在連續反應過程中具有良好的長期穩定性;并且,50Al-Ru/SiC在反應后的Ru顆粒的尺寸沒有明顯變化,表面晶面和Al2O3覆蓋層幾乎保持完整。綜上,該項研究證明了納米Ru催化劑上CO2甲烷化反應具有結構反應性,并且反應動力學對CO2甲烷化反應機理有重要影響。 Intrinsic Mechanism for Carbon Dioxide Methanation over Ru-Based Nanocatalysts. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c02502 原創文章,作者:Gloria,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/09/29/041030b88f/ 催化 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 JACS:TON>80000!光敏感QD在水中光還原CO2 2023年10月9日 ?洛桑聯邦理工Angew:電化學疏水三層界面構筑機械分級SEI,穩定鋅金屬陽極 2024年3月4日 曾問鼎校史首篇Science,近日再發Angew.! 2023年12月22日 Chem. Eng. J.:STH達18.4%:電子介體rGO改變異質結構型促進PEC水分解 2023年10月10日 青年科學家挑大梁!浙江大學,今日連發兩篇Science! 2024年5月10日 禹習謙/王雪龍等JACS:可擴展的鋰滲流網絡!陽離子無序巖鹽正極材料中位點畸變的影響 2023年10月5日