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有机化工论文_金属Na对Fe-Zn催化剂结构及CO_2

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文章摘要:二氧化碳加氢制备烯烃是实现二氧化碳转化的有效途径之一,二氧化碳先后通过逆水煤气反应和费托合成反应生成高附加值产品。铁基催化剂具有很好的逆水煤气以及费托合成活性,然而CO₂加氢制备烯烃过程中存在多种副反应,导致烯烃选择性较低。如何提高铁基催化剂性能成为工业化的重要问题。本文通过定量浸渍法制备一系列不同Na含量的Fe-Zn催化剂,采用稳态反应速率测定、原位X射线光电子能谱（In-situ XPS）、原位X射线衍射（In-situ XRD）以及原位漫反射红外傅里叶变换光谱（In-situ DRIFTS）技术,探究碱金属Na对铁基催化剂结构及CO₂加氢直接合成烯烃活性的影响。研究发现,在Fe-Zn催化剂CO还原过程与CO₂加氢反应过程中,碱金属Na的引入导致Fe₃O₄含量降低,Fe₅C₂含量提高,表明碱金属Na有利于Fe₅C₂生成,同时XPS结果表明Na与Fe₅C₂之间存在电子转移,导致Fe₅C₂电子云密度增大,因此不利于烯烃二次加氢反应,提高了烯烃与烷烃的比例;此外Na可以调节表面CHx^*物种比例,随着Na含量的提高,表面CH^*与CH₂^*之间的比例增大,导致表面CH^*物种的相对增加,有利于提高C-C耦合能力;研究结果表明Na的引入可以提高Fe-Zn催化剂催化CO₂加氢合成烯烃的性能,在温度593 K和反应压力1.5 MPa时,CO₂转化率可达到35%,碳氢化合物中烯烃选择性高达65%,烯烷比大于6,且CO选择性较低为18%。

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