复旦大学乔明华、谢颂海等合成了FeK/SWNT，FeK/MWNT两种FeK负载在单壁/多壁碳纳米管上的材料，进行了详细表征，对其在CO₂催化转化反应中的反应性进行表征，结果显示FeK/SWNT催化剂的性能优于FeK/MWNT催化剂，在将CO₂转化反应中的选择性分别达到62.3 %和52.4 %，并且FeK/SWMT催化剂在转化为C₅₊反应中的选择性达到39.8 %。FeK/MWNT催化剂对C2~C4烯烃的选择性达到30.7 %。同时FeK/SWNT催化剂将CO₂转化为高级烯烃的转化率为27.6 μmol CO₂ gFe^-1 s^-1。SWNT上的电子浓度高于MWNT，同时表面曲率更高，Hägg碳化物成分较高，导致其和低级烯烃之间有更强的相互作用，导致低碳烯烃在SWNT上更容易反应生成高级烯烃。长时间稳定性测试结果显示，SWNT催化剂在120 h工作中保持了较高的稳定，仅有少量的活性降低。

文章要点：

（1）催化剂合成。首先将合成的SWNT分散在水中超声处理2 h，随后加入Fe(NO₃)₃·6H₂O并搅拌6 h，再338 K中将水蒸发，并于Ar气氛中623 K中煅烧处理4 h。将合成的Fe/SWNT材料分散在水中，并加入3 %的K₂CO₃加热338 K中蒸发H₂O，得到的催化剂为FeK/SWNT。

（2）催化反应。分别通过化学吸附测试了催化剂对CO₂，H₂，C₂H₄的化学吸附性能，通过⁵⁷Fe的穆斯堡尔谱对Fe进行表征。催化剂首先在CO气流中和623 K中活化处理，随后在613 K和2.0 MPa中进行催化反应测试，反应气选择72/24/4的H₂/CO₂/N₂混合气体，气体速达到9000 mL g_cat^-1 h^-1。长时间催化反应中，在开始的20 h内，催化活性提高为对CO₂的转化率54 %，随后在120 h后转化率缓慢降低至51.3 %，同时C₅₊的选择性由39.8 %缓慢降低至34.9 %，C2~C4的选择性保持在~22 %。长时间工作过程中，作者发现碳管的壁增厚，由~1.5 nm（24 h）增加为2 nm（120 h），这可能是催化剂效率稍微降低的原因。

参考文献

Shunwu Wang, Tijun Wu, Jun Lin, Yushan Ji, Shirun Yan, Yan Pei, Songhai Xie*, Baoning Zong, Minghua Qiao*

Iron–Potassium on Single-Walled Carbon Nanotubes as Efficient Catalyst for CO2 Hydrogenation to Heavy Olefins，ACS Catal 2020,

DOI：10.1021/acscatal.0c00810

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00810