Angew：碱金属改善CO2加氢反应的机理

纳米技术

2022-03-05

碱金属促进作用目前得以非常广泛的应用于制备应用于多种重要工业反应的异相催化剂，但是人们对碱金属起到的作用仍没有很好的解释。

有鉴于此，莱布尼茨催化研究所Evgenii V. Kondratenko等报道通过各种先进的表征方法，对碱金属能够改善Fe基催化剂在CO₂加氢反应的作用。具体分别使用时间分辨的稳态/瞬态动力学表征技术进行表征。

本文要点：

（1）

通过相关表征，发现碱金属的促进催化活性来自于调控碳化铁的Fe电子结构，因此能够催化活化H₂，CO，CO₂。将碱金属的电负性与与CO₂加氢生成高级烃类的速率、CO/CO₂活化过程中基元步骤的反应速率常数建立关系，研究结果为制备和发展使用促进剂的新型催化剂提供经验。

（2）

与没有碱金属修饰的碳化铁催化剂相比，Li、Na没有显著改善生成C₂₊，K、Rb、Cs显著降低催化活性，反应生成CH₄的速率显著受到抑制。K、Rb、Cs促进剂能够改善催化活性物种的分布均匀性，改善催化反应生成C₂₊的效率。

通过局部电子结构变化说明碱金属促进剂起到的作用，碱金属的电负性能够指示催化反应活性和产物选择性。价带能量更低的碱金属阻碍吸附CO和H₂，但是提高CO₂吸附和解离。

参考文献

Qingxin Yang, Vita A. Kondratenko, Sergey A. Petrov, Dmitry E. Doronkin, Erisa Saraçi, Henrik Lund, Aleks Arinchtein, Ralph Kraehnert, Andrey S. Skrypnik, Alexander A. Matvienko, Evgenii V. Kondratenko, Identifying Performance Descriptors in CO₂ Hydrogenation over Iron-based Catalysts Promoted with Alkali Metals, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202116517

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202116517