催化劑表面Cu0含量對二氧化碳加氫合成C2+醇性能的影響

張維中, 溫月麗, 宋镕鵬, 王 斌, 張 倩, 黃 偉

(1. 太原理工大學環境科學與工程學院,2. 煤科學與技術教育部和山西省重點實驗室, 太原 030024)

近年來, 化石燃料的大量燃燒導致了大氣中CO2濃度的增加, 對氣候和環境造成的嚴重影響. 因此, CO2的捕集與利用(CUU)受到了越來越多的關注[1]. 低碳醇作為一種新能源, 具有辛烷值高的特點, 與汽油具有良好的摻混性能, 可以代替甲基叔丁基醚(MTBE)作為汽油添加劑, 并且可以作為清潔燃料等[2].

通過催化劑將二氧化碳轉化為低碳醇不僅可以降低大氣中二氧化碳的濃度, 有助于緩解氣候變化的問題, 還可以緩解全球范圍內的能源危機. 目前, 二氧化碳加氫合成低碳醇的催化劑主要由一氧化碳加氫的基礎上發展而來, 主要分為改性的甲醇催化劑、 改性的F-T合成催化劑、 鉬基催化劑和貴金屬催化劑4類催化劑[3～6]. 其中改性甲醇催化劑的主要產物為甲醇和異丁醇, 鉬基催化劑的反應條件嚴苛, 而貴金屬催化劑的成本較高. 因此, 價格低廉、 反應條件溫和、 活性高的改性F-T催化劑成為研究的熱點, 被認為是最具工業化前景的催化劑之一. 目前常用的F-T改性催化劑有CuCo和CuFe催化劑, CuCo催化劑通常穩定性較差, 并且醇類選擇性較低, 因此價格更為低廉, 穩定性更好的鐵基催化劑受到關注, 其中CuFe催化劑制備低碳醇的研究是當前的熱點[7]. 在CuFe催化劑中, 銅鐵物種不僅是逆水煤氣反應的活性物質, 同時也是合成醇類產物的活性位點, 因此研究……