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通过结合时间分辨原位表征和微动力学分析了解 α-Fe2O3 在 CO2 加氢中的命运
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2023-06-24 , DOI: 10.1021/acscatal.3c01340 Qingxin Yang 1 , Vita A. Kondratenko 1 , Andrey S. Skrypnik 1 , Henrik Lund 1 , Stephan Bartling 1 , Jana Weiss 1 , Angelika Brückner 1 , Evgenii V. Kondratenko 1
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2023-06-24 , DOI: 10.1021/acscatal.3c01340 Qingxin Yang 1 , Vita A. Kondratenko 1 , Andrey S. Skrypnik 1 , Henrik Lund 1 , Stephan Bartling 1 , Jana Weiss 1 , Angelika Brückner 1 , Evgenii V. Kondratenko 1
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在铁基催化剂上进行CO 2加氢是减少这种温室气体排放的一种有前途的途径,并为无原油生产化学品和燃料提供了可能性。了解 (i) 工作催化剂中晶相或/和表面物质的作用,(ii) 在反应条件下影响其形成的因素,以及 (iii) 气相产物表面前体的种类和反应性至关重要用于控制CO 2加氢的效率。在本研究中,我们应用时间分辨原位表征技术来监测 Fe 2 O 3还原、CO 2启动过程中的相变加氢,稳态操作,最后催化剂失活。不同运行时间后获得的结构信息与从H 2和CO 2活化的时间分析以及稳态同位素瞬态动力学分析(SSITKA)获得的动力学数据相关。Fe 2 O 3在300℃以上很容易被还原为Fe 3 O 4和H 2中的Fe 。Fe 5 C 2和Fe 3 C,在CO 2下由金属Fe/Fe 3 O 4快速形成在氢化条件下,在环境压力条件下,随着反应流的时间增加,不会发生氧化。然而,催化剂失去了其初始活性,特别是对碳氢化合物的选择性,而有利于CO。因此,我们没有证实通过碳化铁氧化进行CO/CO 2加氢的公认的失活机制。相反,通过原位拉曼和伪原位XPS测量鉴定的表面碳质物质被认为会由于阻碍催化剂从H 2和CO 2生成表面物质的能力而导致催化剂失活和去选择性。具体而言,CO 2的强度在碳沉积物存在的情况下,吸附和将吸附的CO 2解离为吸附的CO的催化剂活性降低。SSITKA 测试的动力学评估表明,(i) 在反应流上 1.5 小时后仅存在一种产生气相 CO 的表面中间体,但 (ii) 至少有两种(短寿命和长寿命)参与的表面中间体平行地形成CH 4 。碳沉积物似乎堵塞了负责形成短期中间体的位点。
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更新日期:2023-06-24
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