CO 2的有效轉(zhuǎn)化對(duì)于緩解能源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)具有戰(zhàn)略意義。一種有希望的轉(zhuǎn)化途徑是使用基于可再生能源的“綠色氫”源將CO 2加氫成甲醇。用于該反應(yīng)的傳統(tǒng)金屬氧化物催化劑通常需要高溫(> 300 o C)，這往往會(huì)促進(jìn)不希望的水煤氣變換(RWGS)副反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物CO。

將過(guò)渡金屬組分引入到金屬氧化物上可以促進(jìn)H 2的活化，從而降低反應(yīng)溫度，但是這也促進(jìn)了CO 2過(guò)度氫化成CH 4，從而降低了甲醇的選擇性。常規(guī)金屬/金屬氧化物催化劑用于低溫CO 2加氫成甲醇的性能的進(jìn)一步改進(jìn)受到其活性和選擇性之間的權(quán)衡的嚴(yán)重限制。

最近，由科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(DICP)的鄧德輝教授領(lǐng)導(dǎo)的小組與廈門大學(xué)的王燁教授合作，首次實(shí)現(xiàn)了低溫高-CO 2高效氫化為甲醇，在富硫空位的少數(shù)層狀MoS 2上具有較長(zhǎng)的工作壽命，并且活性和選擇性均比市售Cu / ZnO / Al 2 O 3催化劑高。

他們的工作發(fā)表在《自然催化》上，為低能耗和高效率的CO 2轉(zhuǎn)化開(kāi)辟了一條新途徑。

他們發(fā)現(xiàn)，該富硫空位數(shù)層電極的MoS 2可以同時(shí)激活和迪斯ö Ciate CO 2和H 2在低溫下，甚至在室溫下，由此促進(jìn)CO的低溫加氫2至甲醇具有高活性和選擇性。

另外，他們發(fā)現(xiàn)RWGS反應(yīng)和甲醇過(guò)度氫化為CH 4受到抑制。在180 ø C，對(duì)于CO 94.3%甲醇選擇性2轉(zhuǎn)化率12.5%的在催化劑上實(shí)現(xiàn); 該結(jié)果優(yōu)于用市售的Cu / ZnO / Al 2 O 3催化劑和先前報(bào)道的催化劑獲得的結(jié)果。

在MoS 2 催化劑上，活性和選擇性穩(wěn)定地維持了3000多個(gè)小時(shí)，使其成為工業(yè)應(yīng)用的有希望的候選者。原位表征與理論計(jì)算相結(jié)合表明，MoS 2上的面內(nèi)硫空位是催化CO 2高度選擇性加氫為甲醇的活性中心。

鄧教授說(shuō)：“這項(xiàng)工作揭示了二維材料中平面空位的催化潛力，并為開(kāi)發(fā)用于CO 2加氫的新型催化劑提供了新的策略。”

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