Synergistische Eisencarbid-Katalysatoren ermöglichen die direkte Umwandlung von Synthesegas in höhere Alkohole

Höhere Alkohole (C2+-Alkohole), die wichtige Rohstoffe sind, wurden als Zwischenprodukte für wertvolle Produkte verwendet. Sie werden auch in verschiedenen Bereichen von Kraftstoffen, Lebensmitteln, Feinchemikalien, Pharmazeutika und Energie eingesetzt.

Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölressourcen ist die Direktsynthese höherer Alkohole aus Synthesegas aufgrund ihrer breiten Rohstoffquelle und hohen atomaren Nutzung zu einem nachhaltigen und potenziellen Prozess geworden. Die geringe Ausbeute an höheren Alkoholen schränkte jedoch die technische Anwendung ein.

Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Sun Jian und Prof. Ge Qingjie vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) die Direktsynthese höherer Alkohole aus Synthesegas realisiert und dabei eine hochselektive Synthese erreicht Produktion höherer Alkohole durch CO-Hydrierung über synergistischen Eisencarbiden-Katalysatoren.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Chemische Katalyse.

„Die vorgeschlagenen synergistischen Katalysatoren der Ca-Fe-Reihe könnten unter milden Bedingungen eine Oxygenat-Selektivität von 69,7 Gew.-% erreichen, neben dem Alkoholanteil von 86,4 % in Oxygenaten“, sagte Prof. Sun. „Die Gesamtselektivität von Oxygenaten und Alkoholen übertraf die Ergebnisse von zuvor berichteten Katalysatoren.“

Mit mehreren Charakterisierungen fanden die Forscher heraus, dass die Ca-Beladung es dem Ca-Fe-Katalysator ermöglichte, Eisencarbide mit hoher Oberfläche und einem geeigneten Fe2C/(Fe5C2+Fe3C)-Verhältnis aufzuweisen. Die Fe5C2 und Fe3C als dissoziative CO-Stellen könnten durch einen synergistischen Effekt mit Fe2C (nicht-dissoziative CO-Stellen) unterstützt werden, um höhere Alkohole zu produzieren.

Daher erleichterte das richtige Fe2C/(Fe5C2+Fe3C)-Verhältnis das Gleichgewicht der dissoziativen und nicht-dissoziativen Fähigkeiten von CO und förderte die bessere Zusammenarbeit von *CO und *CHx zur Bildung der *CHx-*CO-Spezies, wodurch die höheren weiter gefördert wurden Bildung von Alkoholen.

„Diese Studie erweitert das Verständnis der wichtigen Rolle von Ca und bietet eine neue Strategie für das Design von Katalysatoren bei der CO-Hydrierung zu höheren Alkoholen“, sagte Prof. Sun.