Ученые КНР создали высокоэффективный катализатор для получения ДМЭ из CO₂
Высокоактивный, селективный и долговечный катализатор для преобразования углекислого газа (CO₂) в диметиловый эфир (ДМЭ) — базовый химикат в промышленности — разработала исследовательская группа под руководством профессоров Фэн-Шоу Сяо и Лян Вана из Университета Чжэцзян, Китай, 1 января сообщает Сайт научно-технических новостей Phys.org со ссылкой на Китайскую академию наук.
Преобразование CO₂ в ценные химические вещества, в том числе топливо, представляет для ученых-химиков многообещающий путь сокращения выбросов парниковых газов. Гидрирование CO₂ до диметилового эфира (C₂H₆O) привлекательно для них тем, что ДМЭ нетоксичен, не вызывает коррозии, является компонентом для производства различной продукции, в том числе добавок к различным топливам.
Однако существующие методы прямого гидрирования CO₂ в ДМЭ посредством каскадного катализа, включающего синтез метанола и конденсацию метанола в ДМЭ на медном катализаторе, обеспечивали высокую селективность по ДМЭ только при низкой конверсии CO₂.
Это приводило к низкой производительности за один проход, а попытки увеличить конверсию CO₂ вели к образованию большего количества побочных продуктов в виде угарного газа (CO), метанола и углеводородов.
Еще один новый метод — конверсия CO₂ в ДМЭ с использованием бифункциональных катализаторов, в том числе представляющих наночастицы меди, нанесенные на кислый оксид, но их эффективность всё еще недостаточна, как и долговечность самого катализатора.
Однако всех этих недостатков удалось избежать китайским ученым из Ключевой лаборатории химической технологии биомассы министерства образования, Колледжа химической и биологической инженерии, Университета Чжэцзян.
Команда добилась получения высокоактивного, селективного и долговечного катализатора для преобразования углекислого газа в диметиловый эфир на основе медных (Cu) наночастиц путем загрузки наночастиц Cu на гидрофобные и модифицированные галлием (Ga) подложки из диоксида кремния.
Такая подложка за счет умеренной кислотности при дегидратации метанола до ДМЭ препятствует глубокой дегидратации, не допуская образования углеводородов. При этом гидрофобная поверхность катализатора не дает спекаться наночастицам меди, которое происходит именно под воздействием воды, а также метанола.
Исследователи установили, что следующие условия реакции: 6000 мл 6000 мл г кат ⁻¹ час⁻¹, 3 МПа, 240 °C, — обеспечивают 9,7% конверсию CO₂, селективность по ДМЭ и метанолу 59,3% и 28,4% соответственно и селективность по CO 11,3%.
Результаты исследования ученые представили в статье «Селективное гидрирование CO₂ в диметиловый эфир на гидрофобных и модифицированных галлием медных катализаторах», опубликованной в the Chinese Journal of Catalysis.
Непрерывная работа в течение 100 часов не снижала производительность реакции и не демонстрировала тенденцию к дезактивации, что значительно превосходит показатели применяемых в настоящее время медных катализаторов на носителе.
