开辟新领域:PdMo金属间催化剂促进二氧化碳利用
作为排放最丰富和持久性的温室气体,二氧化碳(CO2)是气候变化的关键驱动因素。为了解决与气候变化和化石燃料枯竭相关的紧迫问题,科学家们正在寻找可行的解决方案,以最大限度地减少一氧化碳的含量。2释放到大气中。
这个问题的一个有吸引力的解决方案是转换大气中的一氧化碳2变成更有用的化合物。为此,甲醇(一种原料、燃料添加剂和能源载体)正在被广泛探索,作为一氧化碳的有前途的转化选择。2.
虽然目前各种催化剂用于一氧化碳2转化反应,其中大多数是为在高温和高压条件下使用而设计和研究的。由于多种原因,这是一个严重的限制。
首先,维持这样的条件需要能源和昂贵的遏制系统。二、《公司条例》2氢化反应是放热的,因此在较低温度下进行得更有利。第三,高温有时会损害催化剂的稳定性,导致其使用寿命缩短。最后,现有非均相催化剂催化此类转化反应的转化效率极低。
在此背景下,由日本东京工业大学细野秀夫教授领导的研究小组着手开发一种更好的一氧化碳催化剂。2氢化作用。在他们发表在《美国化学学会杂志》上的研究中,他们报告了一种新型金属间催化剂的开发,该催化剂是通过结合钯(Pd)和钼(Mo)的简单氨解过程合成的。
为了合成这种催化剂,研究人员采用了一种基于氧化物前体的氨解的简单方法。简而言之,氨解可用于通过在高温下将氧化物或硝酸盐等前体与氨气混合来结合金属。氨与前体反应形成称为金属酰胺的中间配合物,然后分解形成所需的金属间化合物。
利用各种分析技术,该团队确定了“h-PdMo”催化剂的晶体结构,并探测了其化学和热稳定性。值得注意的是,他们发现h-PdMo在高达400°C的温度下是稳定的,并且在空气中不会分解。“在考虑催化剂的实用性时,这种稳健性非常重要,”细野教授评论道。
接下来,研究人员评估了h-PdMo对CO的性能2不同条件下的加氢。在100 °C的温度下,催化剂能够连续生产甲醇,没有任何明显的降解迹象,超过100小时。此外,在室温(25 °C)和相对较低的压力下,h-PdMo的性能非常出色。
细野教授进一步解释了这些发现,“在0.9MPa的压力下,我们的催化剂实现了与最先进的非均相催化剂相当甚至更高的转化效率,在4至5MPa的高压条件下表现出相似的周转效率。
总之,研究人员开发了一种非常活跃和稳定的CO催化剂2室温下加氢,可通过简单的工艺合成。细野教授总结说:“我们的发现为催化剂开发提供了一个前沿,不仅适用于低温甲醇合成和一氧化碳2 转化反应,也用于Pd催化的其他反应。
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