费托合成即合成气催化转化制清洁液体燃料是碳基能源(如页岩气、煤、生物质、固体废弃物乃至二氧化碳等)高效转化的关键过程,而设计高活性、高选择性和高稳定性的催化剂具有重要意义。
近日,厦门大学王野教授,程俊,堪萨斯大学陶丰教授,上海交通大学刘晰报道了揭示了贵金属修饰剂Ru、Re、Ir对HCP相Co纳米粒子的稳定作用,不仅提高了CO的转化率,而且通过抑制CH4的生成,提高了C5+烃的选择性。
文章要点
1)碳纳米管(CNTs)中以单原子Ir-Co合金纳米粒子形式存在的少量Ir显示出比纯Co纳米粒子更高的本征活性,C5+选择性为95%,CH4选择性低于3%,稳定性大于1300 h。
2)研究发下,Ir调节了纳米Co表面的几何结构和电子结构,形成Ir-Co单原子合金,促进CO解离,提高活性。改变Co表面CO和H2 的吸附性,降低表面H/C比,提高CH4的生成能垒,抑制CH4生成;提高抗氧化能力,延长催化剂寿命。
该研究为进一步设计高性能费托合成催化剂提供重要指导,为研究贵金属助剂在多相催化剂中的作用提供了新的思路。
参考文献
Kang et al., Iridium boosts the selectivity and stability of cobalt catalysts for syngas to liquid fuels, Chem (2021)
DOI:10.1016/j.chempr.2021.12.016
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.12.016