Optimización de los sitios activos para una alta selectividad de CO durante la hidrogenación sobre los catalizadores...

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El control de la selectividad del catalizador en la hidrogenación de dióxido de carbono (CO2) es crucial para la producción de productos químicos valiosos.
• Los catalizadores de níquel (Ni) con soporte son ampliamente estudiados, pero a menudo carecen de una selectividad predecible.

Objetivo del estudio:

• Investigar el cambio en la selectividad de los catalizadores de Ni soportados durante la hidrogenación con CO2.
• Comprender el mecanismo detrás del cambio de selectividad observado.
• Explorar métodos para controlar la selectividad de la hidrogenación del CO2.

Principales métodos:

• Preparación de catalizadores de Ni con soporte mediante el método de impregnación.
• Prueba del rendimiento del catalizador en la hidrogenación de CO2 a través de un rango de temperatura (100 800 °C).
• Estudios espectroscópicos in situ para analizar las especies de superficie y las fases del catalizador.
• Tratamientos posteriores a la reacción, incluida la oxidación y la exposición a diferentes atmósferas de gas.

Principales resultados:

• Los catalizadores de Ni que inicialmente eran selectivos para el metano (CH4) pasaron a ser completamente selectivos para el monóxido de carbono (CO) después del primer ciclo de reacción a altas temperaturas.
• Este cambio de selectividad estaba relacionado con la formación de una fase similar al carburo de níquel debido a la acumulación de carbono.
• La selectividad del catalizador volvió a la producción de CH4 después de la oxidación (agotamiento de carbono), pero volvió a la producción de CO al volver a exponerse a las condiciones de hidrogenación del CO2.
• Los estudios in situ mostraron un aumento del CO débilmente adsorbido en la superficie de tipo carburo, lo que explica la selectividad del CO.

Conclusiones:

• La superficie de los catalizadores de Ni puede modificarse fácilmente mediante la hidrogenación de CO2 a alta temperatura para formar una fase similar al carburo de níquel.
• Esta fase mejora la selectividad hacia la producción de CO, una valiosa materia prima química.
• Este hallazgo ofrece un método simple para ajustar la selectividad del catalizador de Ni para la hidrogenación de CO2, avanzando las aplicaciones comerciales.