Convertendo dióxido de carbono (CO2) no metanol é amplamente visto como uma forma promissora de reciclar recursos de carbono. No entanto, os cientistas há muito enfrentam um desafio difícil ao tentar melhorar o processo.
Em baixas temperaturas, a conversão de CO2 em metanol é termodinamicamente favorável. O problema é que o CO2 se torna difícil de ativar sob estas condições, resultando num fraco desempenho catalítico. O aumento da temperatura acelera a reação, mas incentiva um processo competitivo conhecido como reação reversa de deslocamento água-gás, que produz subprodutos indesejados e reduz a seletividade do metanol. Este compromisso constante entre atividade catalítica e seletividade limitou o progresso no aumento dos rendimentos de metanol.
Novos projetos de catalisadores superam compromissos de longa data
Em um estudo publicado pelo Dr. QuímicaPesquisadores liderados pelo professor Jian Sun e pelo professor Jiafeng Yu do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveram um novo projeto de catalisador que visa enfrentar este desafio.
Sua abordagem usa uma forte estrutura de camada de interação metal-suporte (SMSI) para separar espacialmente os sítios ativos dentro do catalisador. Este projeto permite que diferentes etapas de reação ocorram em locais diferentes, melhorando a eficiência da produção de metanol a partir de CO2.
Ao redesenhar a superfície do catalisador e mudar a forma como os reagentes adsorvem, dissociam-se e movem-se através do caminho da reação, a equipe alcançou um rendimento espaço-temporal de 1,2 g·go gato-1D-1 a 300 ℃ e 3 MPa. Esse desempenho é cerca de três vezes superior ao dos catalisadores comerciais convencionais de Cu/Zn/Al.
CO está sendo redirecionado2 para metanol
Os pesquisadores descobriram que seu catalisador promove CO2 Principalmente para adsorver e ativar zircônia (ZrO2) site. Isto impulsiona a reação para a produção de metanol através da via do formato.
Em catalisadores convencionais à base de Cu, a ativação geralmente começa pela quebra da ligação C=O antes que ocorra a hidrogenação. A nova técnica segue uma sequência diferente. A hidrogenação ocorre primeiro no ZrO2 local, e a clivagem da ligação C=O ocorre mais tarde.
Segundo os pesquisadores, esta mudança no mecanismo de reação reduz significativamente a formação de subprodutos de monóxido de carbono (CO), preservando a forte capacidade dos sítios de Cu de dissociar H.2 eficientemente
“Nosso estudo pode fornecer um novo caminho para resolver o compromisso de longa data entre atividade e seletividade na síntese de metanol a partir de CO.2” disse a professora Surya.
