Homojen heterojen füzyon ile karbondioksit yönlü dönüşümün düzenlenmesine ilişkin araştırmada ilerleme
CO2'yi katma değeri yüksek ince kimyasallara dönüştürmek, çevresel baskıyı hafifletmek ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak açısından pratik öneme sahiptir. Son yıllarda, Çin Bilimler Akademisi Lanzhou Kimyasal Fizik Enstitüsü, Okso Sentezi ve Seçici Oksidasyon Eyalet Anahtar Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Shi Feng'in araştırma grubu, CO2 katalitik aktivasyonu ve yönlendirilmiş dönüşüm yoluyla metilamin ve formamidin sentezi çalışmasına kendini adamıştır (ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 5758; Chem. Commun., 2014, 50, 189; Chem. Sci., 2014, 5, 649; Chem. Commun., 2014, 50, 13521), başarıyla oluşturulmuş Pd / CuZrOx, Pd / Al2O3-NR -RD, Pd / C ve CuAlOx ve diğer heterojen katalitik malzemeler.
CO2 aktivasyonu ve dönüşümü için bakır bazlı katalitik malzemeler, iyi ekonomi ve çevre dostu olma avantajlarına sahiptir, ancak bunlar genellikle formamidin metilamine aşırı hidrojenlenmesi sorunuyla karşı karşıya kalır ve bu da zayıf seçicilikle sonuçlanır. Bakır gibi değerli olmayan metal katalitik materyallerin yapı düzenlemesi yoluyla seçici olarak formamidin nasıl hazırlanacağı, acilen çözülmesi gereken bir konudur.
Shifeng'in araştırma grubu, homojen katalitik ligandlar tarafından düzenlenen ürünlerin seçiciliğinden esinlenerek, CuAlOx yüzeyinde 1,10-fenantrolin (1,10-Phen) ligandını polimerize ederek bir tür nitrojen katkılı karbon film hazırladı. "Katı ligand" ile modifiye edilen homojen heterojen füzyon katalizör malzemesi, C02 / H2 ile kontrol edilebilir DMF sentezini başarıyla gerçekleştirdi.
Araştırmacılar, CuAlOx yüzeyinde nitrojen katkılı karbon filmlerinin oluşumunun koşullarını ve süreçlerini ortaya çıkarmak için XRD, TEM ve diğer yöntemleri kullandılar ve öncü olarak 1,10-fenantrolin ile karbon filmin kontrol edilebilir yapısının bir hidrojen atmosferi altında elde edilebileceğini buldular. Farklı hazırlama sürelerine sahip katalitik malzemeleri karakterize etmek için XRD kullanılarak, reaksiyon süresinin uzamasıyla katmanlı karbon ligandlarının kırınım zirvelerinin daha güçlü ve daha güçlü hale geldiği bulunmuştur. TEM karakterizasyonu, katmanlı karbon ligandlarının önce katalitik materyalin kenarında üretildiğini ve ardından yavaş yavaş katalitik materyalin yüzeyini kapladığını gösterir.
Katmanlı karbon "katı ligand" ile modifiye edilmiş CuAlOx katalizörünün ürün seçiciliği üzerindeki düzenleyici etkisini doğrulamak için araştırmacılar, model reaksiyonlar olarak DMF / trimetilamin hazırlamak için DMF hidrojenasyonu ve CO2 katalize aminasyon kullanarak kontrollü deneyler yaptılar. Sonuçlar, CuAlOx katalizörü ile karşılaştırıldığında, katmanlı karbon "katı ligand" modifiye edilmiş CuAlOx'un, trimetilamin oluşturmak üzere DMF'nin daha fazla hidrojenasyonunu önlemede iyi bir performans sergilediğini göstermektedir.
Diğer DFT hesaplama sonuçları, çıplak Cu (111) yüzeyi ile karşılaştırıldığında, 1,10-fenantrolin ile modifiye edilmiş Cu (111) yüzeyinde trimetilamine dönüştürülmüş her bir DMF ara halinin enerji bariyerlerinin önemli ölçüde arttığını göstermektedir. DMF'nin trimetilamine daha fazla hidrojenlenmesi olasılığını etkili bir şekilde azaltır.
Bu çalışma, heterojen katalitik materyallerin spesifik aktif bölgeler ile hassas ve kontrol edilebilir sentezi için etkili bir yöntem sağlar ve homojen ve heterojen katalizörlerin füzyonu ve karbondioksitin katalitik dönüşümü için önemli bir referans sağlar.
İlgili araştırma sonuçları, Nature Communications'da (Nature Communications, 2019, DOI: 10.1038 / s41467-019-10633-y) çevrimiçi olarak yayınlandı. Çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Ulusal Anahtar Ar-Ge Programı ve Çin Bilimler Akademisi tarafından desteklenmiştir.
CuAlOx katalizörünün yüzeyinde "katı ligand" oluşum süreci
CuAlOx katalizörünün farklı zamanlarda 1,10-Phen ve H2 ile işlenmiş XRD modelleri
Kontrol deneyi (a, DMF hidrojenasyon reaksiyonu; b, dimetilamin ve DMF / trimetilamin hazırlamak için CO2 / H2)
DFT hesaplaması
Kaynak: Lanzhou Institute of Chemical Physics, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, aşağıdakileri yapmanız gerekir: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
