Angew. Chem. :构建Ov-Rh路易斯酸碱对耦合Rh-O键键长调控完成CO2加氢无副反响一步高效制乙醇

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二氧化碳加氢转化为低价值燃料/凯发品关于完成“双碳”目的具有紧张的实际意义。但是,CO2分子的凯发惰性、反响历程中多种两头体的构成,以及其在催化剂外表的吸脱赞同反响活性的差别,招致很难控制反响天生单一的低价值高碳数产品(如乙醇),这次要是由于含一个碳原子的两头物种(*CO, *CHxOH和 *CHx等)容易间接脱附或反响天生不希冀的副产品(CO, CH3OH和CH4等)。别的,两头物种之间的链增加难于控制,招致容易天生种种差别碳数和品种的产品。只管将温室气体CO2一步间接转化无任何副反响天生单一产品乙醇由于其工艺流程短、碳服从高,以及产品分散本钱高等上风具有精良的使用远景,但是,高功能催化剂的开辟极具应战。



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在剖析CO2加氢高效天生乙醇的反响机制的底子上,研讨职员试图开辟新型单原子催化系统,完成CO2加氢一步高效制乙醇,并办理负载型单原子催化系统中单原子容易团圆而招致活性和选择性降落的要害题目。针对此题目,江南大学化工学院刘小浩传授团队持续以棒状CeO2载体为底子,经过引入Ti设计调控催化剂中Ov-Rh路易斯酸碱对的性子和Rh-O键的键长来展现影响乙醇天生和催化波动性的要害迷信题目。

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图1.催化反响功能后果

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图2.载体布局对Rh-O键键长的影响

实行、表征和实际盘算后果标明:(1)分解的Rh1/CeTiOx催化剂在间歇釜反响器中催化CO2加氢反响,体现出迄今为止文献报道的最高催化活性(TOF = 493.1 h-1)、高达99.1%乙醇选择性,以及优秀的催化波动性(催化剂循环5次没有分明失活,表征后果表现催化剂Rh单原子布局坚持稳定)。(2)Ti的引入促进了CeO2载体上氧空地的构成、增长了单原子Rh的电荷密度,而且进步了Ce位点的酸性,如许构成的Ov-Rh路易斯酸碱对双位点有利于吸附活化CO2分子,具有更强的促进*CHxOH和*COOH两头物种的C-O键断裂的才能,以及更低的天生的*CHx与*CO两头物种偶联的能垒,从而招致高的催化反响活性和高的乙醇选择性,制止CO和甲醇等副产品天生。(3)Ti的引入诱导载体的布局重构,加强了Rh与载体的互相作用,招致更短的Rh-O键键长,有利于克制单原子Rh的收集,从而进步了催化剂的波动性。(4)与Rh1/CeTiOx催化剂相比力,Rh1/CeO2和Rh1/TiO2催化剂活性分明更低,天生少量的甲醇和CO等副产品,且催化波动性差。本事情有助于从原子程度上深化了解经过对双位活性的布局/性子的调控,促进双位点之间的多功效高效协同催化,为布局均一的双位点催化剂的设计和高活性、高选择性及高波动性的催化剂的开辟提供新的思绪。

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图3. CO2加氢天生乙醇的反响机理

文信息

Ti-doped CeO2 Stabilized Single-Atom Rhodium Catalyst for Selective and Stable CO2 Hydrogenation to Ethanol

Ke Zheng, Yufeng Li, Bing Liu, Feng Jiang, Yuebing Xu, Xiaohao Liu

江南大学化工学院博士研讨生郑珂和李玉峰为文章的配合第一作者,江南大学化工学院刘小浩传授为文章的通讯作者。上述事情失掉国度天然迷信基金(21706098,21576119, 21878127)等项目标赞助。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202210991




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