阴离子配位调控钠改性铁基催化剂在CO2加氢中的产物分布

《Fuel》：Anion coordination regulates product distribution in CO 2 hydrogenation over Na-modified Fe-based catalyst

本文通过调控碱金属钠的配位阴离子，实现了对铁基催化剂表面电子结构的精准调控，进而显著影响CO2加氢反应产物分布。研究发现，弱吸电子阴离子（如NO3–、CO32–）可增强Na的给电子能力，促进烯烃生成；而Cl?的强吸电子效应则有利于烷烃形成。该研究为设计具有可调选择性的Fe基催化剂提供了新策略。

　　

亮点

催化剂制备

在典型制备过程中，将Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液置于500 mL烧杯中，于80°C油浴加热。在剧烈搅拌下滴加NH₄OH直至pH值约为9。混合物老化5小时后，用去离子水洗涤至中性，60°C干燥12小时。随后在350°C下煅烧4小时得到铁粉样品。通过浸渍法将含有所需阴离子的钠盐（如NaCl、Na₂SO₄等）负载到铁粉上，制备得到配位不同阴离子的FeNa催化剂。

CO₂加氢反应性能

我们通过改变碱金属的配位阴离子制备了一系列FeNa催化剂，并进行了物理表征。在340°C、H₂:CO₂:N₂ = 67.5:22.5:10、2 MPa、4000 mL·g^?1·h^?1的反应条件下评估了CO₂加氢性能。如图1a-c和表S2所示，与NaNO₃配位的FeNa-N催化剂表现出42.9%的CO₂转化率和90.0%的C₂₊选择性。

结论

总之，通过用不同阴离子配位的碱金属钠改性铁基催化剂，研究了其对CO₂加氢产物分布的影响，揭示了阴离子配位在调控催化剂电子结构和反应性能中的关键作用。结果表明，具有弱吸电子能力的阴离子（NO₃^–、HCO₃^–、CO₃^2–、C₂O₄^2?、OH^–）增强了Na的给电子能力，提高了铁表面的电子密度。