清華新聞網(wǎng)2月14日電 近期，清華大學(xué)能動(dòng)系周會(huì)課題組聯(lián)合華東理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)在二氧化碳（CO?）加氫利用的研究工作上取得新進(jìn)展。研究報(bào)道了雜質(zhì)氣體氨氣（NH3）對(duì)于二氧化碳加氫過(guò)程的影響及機(jī)理，并設(shè)計(jì)了一系列抗氨催化劑，為實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化利用和碳中和目標(biāo)提供了重要支撐。
二氧化碳資源化是促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和碳中和的重要路徑之一。當(dāng)二氧化碳來(lái)自于生物質(zhì)/廢棄物氣化、生物質(zhì)/廢棄物厭氧消化、電廠(chǎng)和鋼鐵廠(chǎng)等的碳捕集過(guò)程時(shí)，通常會(huì)含有不同比例的雜質(zhì)氣體氨。這一雜質(zhì)氣體可能毒化下游催化劑，影響二氧化碳轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此，需要建立催化劑對(duì)特定毒物的耐受性基準(zhǔn)，并在不導(dǎo)致顯著失活的情況下，確定所需的氣體凈化要求。這一見(jiàn)解有助于抗毒化催化劑的開(kāi)發(fā)，并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的能源利用。
NH3對(duì)CO2加氫過(guò)程的影響
研究中，短期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氨氣通過(guò)與催化劑表面競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)并抑制碳酸鹽加氫，起到了可逆中毒物的作用，從而降低了催化劑的活性。而在持續(xù)100小時(shí)以上的二氧化碳加氫反應(yīng)中，氨氣則表現(xiàn)為不可逆毒化。氨氣與催化劑表面的相互作用導(dǎo)致了銅（Cu）和氧化鋅（ZnO）的分離，使得100小時(shí)后催化劑完全失活。最后，通過(guò)催化分解氨氣為氮?dú)猓∟2）和氫氣（H2）的思路，研究設(shè)計(jì)了一系列抗氨的催化劑，在應(yīng)用上為抗毒化催化劑的開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)路徑。
相關(guān)研究成果以“NH3誘導(dǎo)Cu/ZnO/Al2O3催化劑上CO2加氫的挑戰(zhàn)”（NH3-Induced Challenges in CO2Hydrogenation over Cu/ZnO/Al2O3Catalyst）為題，近日在線(xiàn)發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)刊Au》（JACS Au）。
清華大學(xué)能動(dòng)系博士后別璇為論文第一作者，周會(huì)副教授和華東理工大學(xué)張亞運(yùn)副教授為論文通訊作者，能動(dòng)系李清海副研究員和張衍?chē)?guó)教授為論文共同作者。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c01097
供稿：能動(dòng)系
編輯：李華山
審核：郭玲
