Die selektive Hydrierung von Kohlenmonoxid (CO) zu höheren Alkoholen (C2+OH) ist ein vielversprechender nicht-erdölbasierter Weg zur Herstellung hochwertiger Chemikalien, bei dem eine genaue Regulierung sowohl der CO-Spaltung als auch der CC-Kopplung von entscheidender Bedeutung ist.
Kürzlich hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Deng Dehui und Assoc. Prof. Yu Liang vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) realisierte in Zusammenarbeit mit Prof. Wang Ye von der Universität Xiamen eine hochselektive CO-Hydrierung zu C2-4OH über eine kaliummodifizierte Kante -reicher Molybdändisulfid-Katalysator (ER-MoS2-K).
Diese Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation am 26. Okt.
Der ER-MoS2-K-Katalysator, der in einer Nanoarray-Morphologie mit einheitlichen linearen Kanälen zusammengesetzt ist, wurde auf der Grundlage eines auf Nanokanäle beschränkten Wachstumsmechanismus hergestellt.
Die Forscher fanden heraus, dass es eine hohe CO-Umwandlung von 17 % mit einer überlegenen C2-4OH-Selektivität von 45,2 % in hydrierten Produkten bei 240 °C und 50 bar liefern kann. Darüber hinaus erreichte der Forscher durch die Verringerung der lateralen Größe von MoS2 zur Anreicherung von Kanten und zur Förderung des Kohlenstoffkettenwachstums eine Umkehrung des Selektivitätsverhältnisses von C2-4OH zu Methanol von 0,4 auf 2,2, und die Selektivität von C2-4OH konnte bei C2+ über 99 % erreichen OH-Produkte.
Schwefelfehlstellen (SVs) am Rand von MoS2 förderten das Wachstum der Kohlenstoffkette, indem sie gleichzeitig die CO-Spaltung von CHxO* zur Bildung des CHx*-Zwischenprodukts und die anschließende CC-Kopplung zwischen CO* und CHx* erleichterten, während der Kaliumpromotor die Desorption von förderte Alkohole durch elektrostatische Wechselwirkung mit Hydroxylen, wodurch eine kontrollierbare Bildung von C2-4OH ermöglicht wird.
„Unsere Arbeit zeigt die hohe Flexibilität der Kanten-SVs von MoS2 bei der maßgeschneiderten Anpassung sowohl der CO-Spaltung als auch der CC-Kopplung für das Wachstum der Kohlenstoffkette bei der CO-Hydrierung und liefert damit einen Prototyp für die rationale Gestaltung von Nanostrukturen und Mikroumgebungen aktiver Stellen für selektive Hydrierungsreaktionen.“ sagte Prof. Deng.
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Jingting Hu et al., Kantenreiches Molybdändisulfid passt das Kohlenstoffkettenwachstum für die selektive Hydrierung von Kohlenmonoxid zu höheren Alkoholen an, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42325-z