Converter dióxido de carbono (CO2) em metanol é amplamente considerado um método promissor para reciclar recursos de carbono. No entanto, os cientistas há muito enfrentam desafios difíceis ao tentar melhorar este processo.
Em temperaturas mais baixas, é termodinamicamente favorável converter dióxido de carbono em metanol. O problema é que o CO2 se torna difícil de ativar sob estas condições, resultando num desempenho catalítico mais fraco. O aumento da temperatura acelera a reação, mas também promove um processo competitivo denominado reação reversa de deslocamento de água e gás, que produz subprodutos indesejados e reduz a seletividade do metanol. O compromisso contínuo entre a atividade catalítica e a seletividade limita o progresso na melhoria dos rendimentos de metanol.
Novo design de catalisador supera compromissos de longa data
Num estudo publicado em QuímicoPesquisadores liderados pelo professor Sun Jian e pelo professor Yu Jiafeng, do Instituto de Física Química de Dalian, da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram um novo projeto de catalisador destinado a enfrentar esse desafio.
Sua abordagem usa uma estrutura de camada de cobertura impulsionada por forte interação metal-suporte (SMSI) para separar espacialmente os sítios ativos dentro do catalisador. Este projeto permite que diferentes etapas de reação ocorram em locais diferentes, aumentando a eficiência da produção de metanol a partir do dióxido de carbono.2.
Ao reorganizar a superfície do catalisador e mudar a forma como os reagentes adsorvem, se dissociam e se movem ao longo do caminho da reação, a equipe alcançou um rendimento espaço-temporal de 1,2 g·ggato-1·Hora-1 A 300°C e 3MPa. Este desempenho é aproximadamente três vezes maior que o dos catalisadores comerciais convencionais de Cu/Zn/Al.
Redirecionar CO2 Em direção ao metanol
Pesquisadores descobrem que seu catalisador promove dióxido de carbono2 Principalmente em óxido de zircônio (ZrO2)site. Isto direciona a reação para produzir metanol através da via do formato.
Nos catalisadores tradicionais à base de cobre, a ativação normalmente começa pela quebra da ligação C=O antes que ocorra a hidrogenação. A nova estratégia segue uma sequência diferente. A hidrogenação ocorre primeiro no ZrO2 local, ocorre subsequentemente a clivagem da ligação C = O.
Os pesquisadores mostram que esta mudança no mecanismo de reação reduz significativamente a formação de subprodutos de monóxido de carbono (CO), ao mesmo tempo que mantém a forte capacidade dos sítios de Cu de dissociar o H.2 Eficiente.
“Nosso estudo pode fornecer uma nova maneira de resolver o compromisso de longa data entre atividade e seletividade para a síntese de metanol a partir de dióxido de carbono.2Professor Sun disse.
