CO2 Hydrogenation to Higher Alcohols over K-Co-Cu-Al: Establishing Structure-Activity Relationships
Palavras-chave:
álcoois superiores, Hidrogenação de CO₂, XANES, DRIFTSResumo
Este estudo investiga catalisadores K-Co-Cu-Al para a hidrogenação de CO₂ a álcoois superiores, uma rota promissora para a produção sustentável de combustíveis. Demonstramos que composições ternárias otimizadas superam seus equivalentes bimetálicos e a literatura, resultando em um rendimento de álcoois superiores mais elevado de 5,54 5.54 mmol∙gcat‑1∙h‑1. Este desempenho elevado é atribuído a uma combinação de fatores estruturais e dinâmicos. XANES indica a formação de espinélio de Co-Al, uma fase resistente à redução, enquanto DRX revela partículas de Cu segregadas, resultando conjuntamente em um perfil de redutibilidade aprimorado. As análises pós-reação por XPS e TEM-EDS mostram a migração de Co para a superfície, provavelmente formando partículas de CoCu e indicando uma interação intermetálica intensificada, a qual está associada à adsorção preferencial de COx* em sítios de Co. DRIFTS in situ demonstra uma preferência pela rota mediada por formiato sobre o catalisador trimetálico, enquanto a rota mediada por CO é favorecida sobre os catalisadores bimetálicos.
Referências
1. R. Ye; J. Ding; T.R. Reina et al., Nature Synth, 2025, 4, 288-302.
2. A. Kostyniuk; B. Likozar, Chem. Eng. J. 2025, 503.
3. V.D. Lage; A. Le Valant; N. Bion; F.S. Toniolo, Chem. Eng. Sci., 2023, 281.
4. V.D. Lage; A. Le Valant; N. Bion; F.S. Toniolo in Anais do 22° Congresso Brasileiro de Catálise, Bento Gonçalves, 2023.
5. A.F.J. Tan; M.D. Isnaini; M. Phisalaphong, et al., RSC Sustain., 2024, 2, 3638-3654.
6. Z. Si; L. Wang; Y. Han, et al., ACS Sustain. Chem. Eng., 2022, 10, 14972-14979.
7. L. Ding; T. Shi; J. Gu, et al., Chem, 2020, 6, 2673-2689.
8. Q. Zhang; S. Wang; X. Shi; et al., Appl. Catal. B - Environ., 2024, 346.
9. K. Kupková; P. Topka; J. Balabánová, et al., Catalysts, 2023, 13.
10. A. Lima da Silva; C.F. Malfatti; I.L. Muller, ACS Appl. Energy Mat., 2023, 6, 782-794.
11. C. Wan; X. Wei; G. Cai, et al., Mol. Catal., 2022, 520.
12. N. Aider; F. Touahra; F. Bali, et al., Int. J. Hydrogen Energy, 2018, 43, 8256-8266.
13. A. Rabee; C. Gaid; G. Mekhemer, et al., Mat. Chem. Phys., 2022, 289.
14. C. Göbel; S. Schmidt; C. Froese, et al., J. Catal., 2020, 383, 33-41.
15. K. An; S. Zhang; H. Wang, et al., Chem. Eng. J., 2022, 433.
16. K. An; S. Zhang; J. Wang, et al., J. Energy Chem., 2021, 56, 486-495.
17. F. Morales, F.M.F. de Groot, P. Glatzel, et al., J. Phys. Chem. B, 2004, 108, 16201-16207.
18. B. Serment; C. Brochon; G. Hadziioannou, et al., chon; G. Hadziioannou, et al., RSC Adv., 2019, 9, 34125-34135.
19. A.B. Gurevich; B.E. Bent; A.V. Teplyakov, et al., Surf. Sci., 1999, 442, 0-5.
20. J.A. van Bokhoven; H. Sambe. D.E. Ramaker, et al., J. Phys. Chem. B, 1999, 80, 432-440.
21. M. Irshad; H. Chun; M.K. Khan, et al., Appl. Catal. B - Environ., 2024, 340.
22. S. Liu; C. Yang; S. Zha, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 425, 86-93.
23.
24. J.Wang; T. Wang.; Y. Xi, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62.
25. Y. Zhou; Y. Wang; H. Liu, et al., ACS Sustain. Chem. Eng., 2024, 12, 3322-3330.
26. Z. Wang; C. Yang; X. Li, et al., Nano Res., 2023, 16, 6128–6133.
27. X. Li; J. Ke; P. Li, et al., Chem. Eng. Sci., 2023, 281.
28. S. Bai; Q. Shao; P. Wang, et al., JACS, 2017, 139.
