La combustion catalytique (CC) et la combustion en boucle chimique (CLC) sont des technologies prometteuses pour l’économie d’énergie et la réduction des émissions de CO2 dans le traitement des effluents gazeux (CO) de la sidérurgie.
Récemment, des chercheurs de l’Institut de mécanique de l’Académie chinoise des sciences (IMCAS), de l’Université des sciences et technologies de Tianjin et de l’Université Aalto ont fourni de nouvelles informations sur le mécanisme de réaction microscopique du CO dans les processus CC et CLC sur le catalyseur Cu2O cubique.
Les résultats ont été publiés dans Catalyse appliquée B : environnementale.
Les chercheurs ont comparé le comportement d’évolution et les mécanismes de réaction quantitatifs du catalyseur modèle cube Cu2O pour les réactions CC et CLC. Ils ont découvert que le Cu2O-CC présentait une activité et une stabilité supérieures à celles du Cu2O-CLC.
Les résultats de caractérisation typiques suggèrent que le seul Cu2O instable en surface était oxydé en CuO, montrant un excellent effet synergique de l’interface métal-oxyde entre Cu+/Cu2+ et les espèces actives d’oxygène du réseau pour la réaction Cu2O-CC. Cependant, la réaction CLC a provoqué un effondrement de la structure Cu2O, puis une faible stabilité et une agglomération des espèces CuOx.
Les chercheurs ont proposé trois espèces d’oxygène actif différentes (oxygène de réseau de cycle de surface, oxygène de réseau en vrac et oxygène adsorbé) et des voies de réaction détaillées.
Les résultats ont montré que l’activité intrinsèque de l’oxygène du réseau du cycle de surface était plus élevée en termes de fréquence de renouvellement et de formation facile de C16O18O sur l’interface cubique de Cu2O-CC via le CO adsorbé pendant le processus CC.
Ces découvertes peuvent nous aider à mieux comprendre le processus de réaction de surface réel sur le catalyseur Cu2O cubique dans le CC et le CLC, et fournir un soutien théorique à la conception avancée du catalyseur et à la recherche sur les mécanismes intrinsèques pour les processus CC et CLC.
Running Kang et al, comportement d’évolution et quantification de l’oxygène actif du mécanisme de réaction sur le cube Cu2O pour la combustion catalytique auto-entretenue de CO et la combustion en boucle chimique, Catalyse appliquée B : environnementale (2022). DOI : 10.1016/j.apcatb.2022.121296