ACS Catal：ZnCrOx/H-ZSM-5还原CO2制备三甲苯和乙烯

纳米技术

2023-12-25

CO₂选择性转化为特定烃类分子受到人们的广泛关注，但是具有非常大的困难和挑战。

有鉴于此，中国科学院煤炭化学研究所王建国、秦张峰、王森等报道ZnCrO_x/H-ZSM-5双功能催化剂在还原CO₂催化反应中选择性生成三甲苯和乙烯。当CO₂的转化率为17.5 %，芳烃和烯烃的选择性分别为64.6 %和26.1 %。芳烃产物中三甲苯的比例达到57.4 %，乙烯在各种烯烃的比例为83.9 %。

本文要点

（1）

通过多种多样的表征技术和DFT理论计算，发现CO₂催化转化反应通过甲醇中间体的串联催化反应进行。在这种串联催化反应中，在ZnCrO_x位点CO₂加氢生成甲醇中间体，随后在H-ZSM-5甲醇中间体物种通过烃池机理（hydrocarbon pool）转化为烃。

（2）

ZSM-5骨架的10元环通道具有合适密度和分布的酸位点，因此能够促进CO₂转化为三甲苯，而且能够阻碍C₉芳烃进一步甲基化。此外，与丙烯和丁烯不同，反应生成更多的乙烯是因为乙烯的甲基化和二聚反应能垒比丙烯或丁烯更高。

由于以上特点，ZnCrO_x/H-ZSM-5在CO₂加氢催化反应实现了比较高的三甲苯和乙烯选择性。这项研究有助于设计CO₂生成特定烃类产物的高效催化剂。

参考文献

Shujia Guo, Sheng Fan, Han Wang, Sen Wang*, Zhangfeng Qin*, Mei Dong, Weibin Fan, and Jianguo Wang*, Selective Conversion of CO₂ to Trimethylbenzene and Ethene by Hydrogenation over a Bifunctional ZnCrO_x/H-ZSM-5 Composite Catalyst, ACS Catal. 2024, 14, 271–282

DOI: 10.1021/acscatal.3c03689

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c03689