Síntesis directa de para-xileno a partir de hidrogenación de CO2 con un rendimiento récord en el espacio-tiempo

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ingeniería Química
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La síntesis directa de paraxileno (p-X) a partir de la hidrogenación de CO2 se enfrenta a las limitaciones de la distribución de Anderson-Schulz-Flory y el equilibrio termodinámico.
• La baja selectividad de C8 (∼6,8%) y el contenido limitado de p-X (15-25%) dificultan la producción eficiente.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador compuesto para la hidrogenación eficiente de CO2 a p-X con un alto rendimiento espacio-temporal (STY).
• Para superar la selectividad y las limitaciones termodinámicas en la conversión directa de CO2 a p-X.

Principales métodos:

• Diseñado un catalizador compuesto: K-FeMn / ZSM-5 hueco.
• El componente K-FeMn facilita el desplazamiento inverso de agua-gas y la síntesis de Fischer-Tropsch a las olefinas.
• La zeolita hueca ZSM-5 convierte las olefinas ligeras en p-X a través de la oligomerización, la ciclización y la aromatización, con difusión selectiva de tamaño y sitios ácidos externos pasivados.

Principales resultados:

• Se logró un rendimiento p-X espacio-tiempo (STY) de 41,7 g kgcat-1 h-1 a una conversión de CO2 del 46,1%.
• Demostró una selectividad y rendimiento significativamente mejorados en comparación con los métodos anteriores.
• Se han integrado con éxito dos funciones catalíticas sinérgicas para mejorar la producción de p-X.

Conclusiones:

• El catalizador K-FeMn/Hollow ZSM-5 supera efectivamente las limitaciones termodinámicas y cinéticas en la hidrogenación de CO2 a p-X.
• Este enfoque ofrece una nueva estrategia para el diseño del catalizador y la separación espacial del proceso para mejorar la síntesis de p-X.
• El catalizador desarrollado representa un avance significativo en la producción sostenible de productos químicos valiosos a partir del CO2.