本技术方案专注于逆水汽变换反应合成一氧化碳领域,详细介绍了一种创新方法,该方法通过循环利用废弃物高效制备Fe/SiO2催化剂。该技术不仅实现了废弃物的资源化利用,还为合成一氧化碳提供了一种环保且经济的催化剂制备方案。
背景技术
在二氧化碳转化利用的众多途径中,逆水汽变换由于反应流程简单,生成的一氧化碳有重要工业应用和较高经济价值而受到关注。然而,逆水汽变换反应所需温度高、副反应较多,需要选取合适的催化剂。传统的催化剂往往只适用于热催化或光催化,但是这些催化剂普遍存在在反应所需的高温下易烧结失活、禁带宽度大,对自然光的利用率低下等问题;同时传统的逆水汽变换反应催化剂成本高昂且生产过程会不可避免地带来污染。因此,迫切需要开发一种低成本、高效能、无污染的新型光热协同逆水汽变换反应催化剂。
逆水汽变换反应具体如下:
CO2
+H2
=CO+H2
OΔH=+42.1kJ/mol,
在逆水汽变换反应中,金属纳米颗粒主要负责氢分子的活化与解离,而氧化物则作为基底,为二氧化碳的吸附和活化提供必要的活性位点。然而,传统催化方法,无论是热催化还是光催化,均存在不足之处,如热催化的高能耗和低选择性,光催化的低反应速率。将光能与热能结合,形成光热催化,不仅能高效转化二氧化碳为目标产物,还能降低能耗,提升反应速度。在光热催化的逆水汽变换合成CO过程中,光能不仅提供热能以激活吸附的氢气和二氧化碳,还能激发半导体产生电子和空穴,参与到气体的活化中。氢气在金属颗粒上解离形成氢自由基,这些自由基随后转移到氧空位上,活化二氧化碳,形成羧基中间体。通过进一步活化,C-O键断裂,生成CO并从表面解离,同时氧空位继续吸附和活化新的二氧化碳,形成持续的催化循环。
因此,开发新型催化剂以降低反应的起始温度,提高CO产率,减少反应活化能,已成为研究者们追求的目标。
实现思路