钾-镧协同修饰(Co)MoS2/AC催化剂提升合成气制高级醇选择性的机制研究

本研究针对化石燃料依赖和碳资源高效转化难题，通过钾(La)-镧(K)协同修饰(Co)MoS2/AC催化剂，实现合成气制C2+OH选择性提升。研究发现双修饰使催化剂周转频率提升52倍，抑制水煤气变换副反应，CO转化率达50.7%，醇选择性达70%，为绿色燃料生产提供新策略。

　　

全球对化石燃料的过度依赖已造成生态危机和资源枯竭，如何将煤、页岩气等非石油资源通过合成气(CO:H₂)转化为高值化学品成为研究热点。其中，CO选择性加氢制高级醇(C₂₊OH)因产物可作为环保燃料和化工原料备受关注，但现有催化剂面临C-O键断裂与C-C偶联难以精准调控的挑战。尽管碱金属修饰的MoS₂基催化剂在高级醇合成(HAS)中展现出潜力，其选择性和活性仍无法满足工业需求。

为解决这一难题，研究人员系统研究了钾(K)与镧(La)协同修饰对(Co)MoS₂/活性炭(AC)催化剂的影响。通过湿法浸渍制备系列催化剂，结合X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料结构，并在固定床反应器评价催化性能。

催化剂表征显示：

• K单独修饰可抑制(Co)MoS₂晶粒聚集，但La的引入平衡了该效应，优化晶粒尺寸和边缘活性位点暴露。
• La促进形成更多CoMoS相活性中心，其与K协同作用使MoS₂层间距扩大至0.825 nm，增强反应物吸附。

催化性能测试表明：

• La-K-(Co)MoS₂/AC的CO转化率达50.7%，醇选择性约70%，较单修饰催化剂提升显著。
• 双修饰使醇产物周转频率(TOF)提升52倍，同时有效抑制水煤气变换(WGS)副反应。
• C₂-C₅醇占比达42.3%，其中C₂OH选择性达25.6%，优于文献报道值。

结论与意义：
该研究首次阐明K-La协同修饰通过调控(Co)MoS₂晶体形态和电子结构，优化活性位点分布，实现合成气高效定向转化为高级醇。La的引入不仅抑制K导致的过度分散，还通过扩大层间距促进CoMoS相形成，而K则维持适宜的碱性强