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清华-魏飞团队︱发展自发单分散金属策略,将CO2加氢能力提高3倍

2022-09-30 23:44350admin

一、研究背景:
在“碳达峰-碳中和”目标下,巨量CO 2 的高效利用与分散可再生能源的储运消纳是新能源范式的瓶颈。 清华大学 化工系魏飞-张晨曦团队提出 CO 2 加氢绿色转化路线,以含芳环烃类作为产物,以工业排放的 CO 2 作为碳源、配合光伏电解水产生的绿H 2 生产高能量密度航空燃料与高附加值芳烃。不仅可有效地将 CO 2 转化为具有绿色屏障的高能量密度燃料以缓解全球航空业的碳减排压力,或提供绿色化学品合成新路径;还解决了可再生电力和绿氢的大规模储存与消纳问题。为实现 CO 2 加氢绿色转化,首先要求构造兼具高产品选择性和深度 CO 2 加氢的催化体系;其次,理解气固相结构特征是设计高压加氢流化床的核心;在此基础上,百吨级的中试验证是技术从实验室走向工业化的关键一步。
二、文章简介:

近日,化工系 魏飞教授团队 在金属氧化物-分子筛酸碱异质结上发展自发单分散金属策略,在保持80wt.%以上超高芳烃定向转化的基础上将 CO 2 加氢能力提高3倍。 探究高压加氢多相流反应器内气固相结构特征,满足 CO 2 加氢过程中对温度与浓度场均匀性的苛刻要求。百吨级中试验证了多相催化与多相流反应器的可靠性,为 CO 2 加氢制绿色航空燃料与化学品从概念到产业化奠定了坚实的基础。 相关研究成果发表于 Nature Communications 上。

三、研究内容:

采用纳米尖晶石ZnCr 2 O 4 和短b轴H-ZSM-5在高压临氢条件下制备酸碱异质结耦合催化体系,实现了超80wt.%的芳烃选择性。在此基础上,利用纳米尖晶石16d位点缺陷实现费托金属(Fe/Co)的单分散,尖晶石自身丰富的氧空位可有效抑制加氢过程中FeCx等碳碳偶联高活性相的生成,在维持超高芳烃选择的同时将加氢能力提高3倍以上。

图1.   铁在ZnCr 2 O 4 尖晶石上的单分散。

Authors:   Guo Tian, Xinyan Liu, Chenxi Zhang*, Xiaoyu Fan, Hao Xiong, Xiao Chen*, Zhengwen Li, Binhang Yan, Lan Zhang, Ning Wang, Hong-Jie Peng*, and Fei Wei*

Title:  Accelerating syngas-to-aromatic conversion via spontaneously monodispersed Fe in ZnCr 2 O spinel

Published in Nature Communications,   doi: 10.1038/s41467-022-33217-

来源: 清华大学官网

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