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From Understanding of Catalyst Functioning toward Controlling Selectivity in CO2 Hydrogenation to Higher Hydrocarbons over Fe-Based Catalysts
Accounts of Materials Research ( IF 14.0 ) Pub Date : 2024-09-17 , DOI: 10.1021/accountsmr.4c00160 Qingxin Yang, Evgenii V. Kondratenko
Accounts of Materials Research ( IF 14.0 ) Pub Date : 2024-09-17 , DOI: 10.1021/accountsmr.4c00160 Qingxin Yang, Evgenii V. Kondratenko
The conversion of carbon dioxide (CO2) with hydrogen (H2), generated by renewable energy sources, into value-added products is a promising approach to meet future demands for sustainable development. In this context, the hydrogenation of CO2 (CO2-FTS) to higher hydrocarbons (C2+), lower olefins, and fuels should be mentioned in particular. These products are used in our daily lives but are currently produced by energy-intensive and CO2-emitting oil-based cracking processes. The environmental compatibility and abundance of iron (Fe) used in CO2-FTS catalysts are also relevant to sustainable development. The CO2-FTS reaction was inspired by the experience accumulated in long-term research on Fischer–Tropsch synthesis with CO (CO-FTS). A simple grafting of catalyst formulations and reaction mechanisms from CO-FTS to CO2-FTS has, however, been proven unsatisfactory, likely due to differences in surface adsorbates, chemical potentials of CO and CO2, and H2O partial pressure. These characteristics affect both the catalyst structure and the reaction pathways. Consequently, CO2-FTS provides higher CH4 selectivity but lower C2+-selectivity than does CO-FTS, which appeals to fundamental research to hinder CH4 formation.
中文翻译:
从了解催化剂功能到控制 CO2 加氢反应中的选择性,再到 Fe 基催化剂上的更高烃类
将可再生能源产生的二氧化碳 (CO2) 与氢气 (H2) 转化为增值产品是满足未来可持续发展需求的一种有前途的方法。在这种情况下,应特别提到 CO2 (CO 2-FTS) 氢化为高级碳氢化合物 (C2+)、低级烯烃和燃料。这些产品在我们的日常生活中使用,但目前是通过能源密集型和排放 CO2 的油基裂解工艺生产的。CO 2-FTS 催化剂中使用的环境相容性和铁 (Fe) 的丰度也与可持续发展有关。CO2-FTS 反应的灵感来自于长期研究中使用 CO 合成费托法 (CO-FTS) 所积累的经验。然而,催化剂配方和反应机理从 CO-FTS 简单地接枝为 CO2-FTS 已被证明并不令人满意,这可能是由于表面吸附物、CO 和 CO2 的化学势以及 H2O 分压的差异。这些特性会影响催化剂结构和反应途径。因此,与 CO-FTS 相比,CO2-FTS 提供更高的 CH4 选择性,但提供更低的 C2+ 选择性,后者吸引基础研究来阻碍 CH4 的形成。
更新日期:2024-09-17
中文翻译:
从了解催化剂功能到控制 CO2 加氢反应中的选择性,再到 Fe 基催化剂上的更高烃类
将可再生能源产生的二氧化碳 (CO2) 与氢气 (H2) 转化为增值产品是满足未来可持续发展需求的一种有前途的方法。在这种情况下,应特别提到 CO2 (CO 2-FTS) 氢化为高级碳氢化合物 (C2+)、低级烯烃和燃料。这些产品在我们的日常生活中使用,但目前是通过能源密集型和排放 CO2 的油基裂解工艺生产的。CO 2-FTS 催化剂中使用的环境相容性和铁 (Fe) 的丰度也与可持续发展有关。CO2-FTS 反应的灵感来自于长期研究中使用 CO 合成费托法 (CO-FTS) 所积累的经验。然而,催化剂配方和反应机理从 CO-FTS 简单地接枝为 CO2-FTS 已被证明并不令人满意,这可能是由于表面吸附物、CO 和 CO2 的化学势以及 H2O 分压的差异。这些特性会影响催化剂结构和反应途径。因此,与 CO-FTS 相比,CO2-FTS 提供更高的 CH4 选择性,但提供更低的 C2+ 选择性,后者吸引基础研究来阻碍 CH4 的形成。