将二氧化碳转化为有附加值的化学品和燃料是可再生能源储存和未来二氧化碳经济的重要途径。第一步是通过反向水煤气变换（RWGS）反应将CO₂转化为CO。然后，可以在串联催化剂上或在第二个反应器内通过费托合成（FT）将排出的CO加氢为化学品和燃料。为了在工业规模上实现这一过程，需要低成本、高稳定性和高选择性的催化剂。最近，已证明γ-氧化铝（K-Mo₂C/γ-Al₂O₃）负载钾促进的碳化钼是一种高活性和选择性的RWGS催化剂，研究K-Mo₂C/γ-Al₂O₃的放大可行性。

有鉴于此，罗切斯特大学Marc D. Porosoff、美国海军研究实验室Heather D. Willauer等人，将实验室规模（约100 mg催化剂）反应器研究扩展到中试规模（约1 kg催化剂），并通过密度泛函理论（DFT）计算，详细的表征和分析，在温度范围(300-600℃)和流动条件下进一步测试了扩大规模的可行性。

本文要点

1）中试规模实验表明，K-Mo₂C/γ-Al₂O₃是高活性和选择性催化剂，在GHSV = 1.7 Lkg^-1s^-1和T=450°C时，CO₂转化率为44％，CO选择性为98％，在运行10天内没有任何失活迹象。

2）在分子，实验室和中试规模上的实验表明，K-Mo₂C/γ-Al₂O₃是一种经济可行的RWGS催化剂，在美国海军研究实验室的海水制燃料工艺，下游甲醇合成和FT反应中均具有广阔的应用前景。

参考文献：

Mitchell Juneau et al. Assessing the viability of K-Mo2C for reverse water–gas shift scale-up: molecular to laboratory to pilot scale. Energy Environ. Sci., 2020.

DOI: 10.1039/D0EE01457E

https://doi.org/10.1039/D0EE01457E