La síntesis eficiente de metanol se considera una estrategia prometedora para el reciclaje de recursos de carbono
Beijing, China, Asia.- La síntesis eficiente de metanol se considera una estrategia prometedora para el reciclaje de recursos de carbono. La hidrogenación del dióxido de carbono (CO₂ ) a metanol es termodinámicamente favorable a bajas temperaturas, pero la lenta cinética de activación del CO₂ en tales condiciones da lugar a una baja actividad catalítica.
Las temperaturas elevadas pueden aumentar la velocidad de reacción, pero también favorecen la reacción inversa de desplazamiento del gas de agua, lo que reduce la selectividad hacia el metanol. Este efecto de vaivén entre la actividad y la selectividad ha limitado el aumento del rendimiento de metanol.
En un estudio publicado en Chem el 13 de marzo, un equipo liderado por el Prof. SUN Jian y el Prof. YU Jiafeng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias propuso una nueva estrategia de diseño que desacopla espacialmente los sitios activos a través de una estructura de capa superior impulsada por una fuerte interacción metal-soporte (SMSI), lo que permite una síntesis eficiente de metanol a partir de CO 2 .
Al reconstruir la estructura de la superficie del catalizador y modificar los modos de adsorción y disociación de los reactivos, así como la ruta de reacción, los investigadores lograron un rendimiento espacio-temporal de 1,2 g·gcat -1 ·h -1 en condiciones de reacción de 300 ℃ y 3 MPa, que fue aproximadamente tres veces mayor que el de los catalizadores comerciales de Cu/Zn/Al.
Los investigadores descubrieron que esta estrategia podría dirigir el CO₂ para que se adsorba y active preferentemente en la zirconia (ZrO₂ ) , guiando la reacción hacia la síntesis de metanol a través de la vía del formato. A diferencia del modo de activación convencional en los sitios de Cu, que implica la ruptura del enlace C=O antes de la hidrogenación, esta estrategia permitió que la hidrogenación ocurriera primero en los sitios de ZrO₂ , seguida de la ruptura del enlace C=O, lo que suprimió eficazmente la formación del subproducto CO, manteniendo al mismo tiempo la alta eficiencia de los sitios de Cu para la disociación de H₂ .
«Nuestro estudio ofrece una nueva forma de abordar la antigua disyuntiva entre actividad y selectividad en la síntesis de metanol a partir de CO₂ » , afirmó el profesor SUN, uno de los autores principales de este estudio.
