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合成气制乙醇RhCu双金属催化剂活性位点的作用机制研究

2021-03-27王占慧凌丽霞王俊刚孙德魁李德宝章日光王宝俊

燃料化学学报 2021年3期
关键词:物种催化剂

王占慧,凌丽霞,*,王俊刚,孙德魁,侯 博,李德宝,章日光,王宝俊

(1.太原理工大学 化学化工学院,山西 太原 030024;2.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室,山西 太原 030001;3.太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024)

以各种碳源为原料通过合成气直接制乙醇(DES)的研究已成为近年来的焦点,这引起了学术界和工业界的极大关注[1]。然而,这个过程中副反应较多,乙醇选择性低,DES 仍未实现商业化[2-4]。DES反应中,双金属催化剂引起了人们广泛的关注,主要是由于双组分之间的协同效应更容易满足反应所需要的双活性位点[5-7]。

DES反应常用的催化体系中,Cu基催化剂价廉、结构易调变,受到众多学者的青睐,然而其解离碳氧键的能力差,常作为MeOH合成的活性中心,导致Cu基催化剂在DES反应中的催化性能差[8, 9]。Rh基催化剂能够有效平衡CO的解离与非解离吸附,具有广泛的应用价值[10]。通过引入金属Rh对Cu基催化剂进行改性,可能提高Cu基催化剂在DES反应中的性能。Mateen等[11]将RhCu双金属催化剂用于喹啉加氢反应中,发现Cu和Rh的共存有助于发挥协同作用。Krishnamurthy等[12]采用RhCu双金属催化剂进行CO加氢反应。研究表明,Cu改性的Rh基催化剂会抑制CO的桥式吸附,但不会抑制CO的插入反应,双金属协同作用的减弱主要是由于Cu较高的加氢活性以及Cu和Rh之间的强相互作用导致还原态Rh活性位点更少造成的。李微雪团队通过DFT计算表明Rh改性的 Cu合金催化剂与Rh(111)和(553)表面相比,CHx加氢能垒接近,然而其CO的插入能垒较低,因此,C2+含氧化合物的产率更高[13]。……

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