大连化物所开发新型催化剂 实现二氧化碳高效转化

大连化物所开发新型催化剂 实现二氧化碳高效转化

引用

中国科学院

1.

https://www.cas.cn/syky/202409/t20240911_5031428.shtml

近日，中国科学院大连化学物理研究所碳资源小分子与氢能利用研究组研究员孙剑和副研究员俞佳枫团队，在碳化钼催化CO2转化利用方面取得重要进展。研究团队开发了一种新型催化剂，通过火焰喷射裂解法一步合成了亚稳态不饱和氧化钼催化剂。这种催化剂无需经过传统的碳化处理，可以直接应用于逆水汽变换反应，在反应气氛下迅速发生原位碳化，生成碳氧化钼活性相。在高空速的苛刻条件下，该催化剂展现出优异的催化活性和稳定性。

碳化钼催化材料具有独特的电子和结构特性，在一系列催化反应中展现出近似贵金属的催化特征，被视为贵金属的替代催化剂。然而，传统的碳化钼催化剂存在制备过程繁琐、能耗高、易被氧化失活等问题。大连化物所研究团队开发的新型催化剂解决了这些问题，不仅简化了制备过程，降低了成本和能耗，还在性能上实现了突破。

研究发现，在600°C下，该催化剂的CO产率达17.4 molCO·gcat-1·h-1，产物中的CO选择性为100%，且在2000小时的稳定性测试中未发生明显失活。无论在活性还是稳定性方面，反应原位诱导产生的碳化钼活性相的催化性能均优于传统碳化方法预先合成的碳化钼催化剂。

进一步研究表明，该碳化钼催化剂上CO2活化过程遵循新的碳化-氧化循环反应路径，即碳化钼中的碳原子与CO2中的碳原子进行交换并参与反应，从而降低反应能垒，提升催化活性。

这项研究成果为低成本碳化钼催化剂的生产和应用提供了新思路，具有良好的应用前景。相关研究成果发表在《自然-化学》（Nature Chemistry）上，得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等的支持。