La conversione selettiva di CO2 e H2 trasformarlo in sostanze chimiche e combustibili preziosi è un percorso promettente per il riciclaggio del carbonio. Sono stati sviluppati più percorsi per la CO2 idrogenazione a metanolo, alcoli superiori, dimetiletere (DME), composti aromatici, idrocarburi e olefine. Tra questi prodotti, il DME è interessante perché non è tossico e non corrosivo ed è stato utilizzato come sostanza chimica di base nell'industria, come vettore per l'idrogeno e come additivo per i carburanti.
È stata sintetizzata una serie di catalizzatori per l'idrogenazione diretta della CO2 -a-DME tramite catalisi a cascata che coinvolge la sintesi del metanolo e la condensazione del metanolo in DME su un catalizzatore di rame supportato. Tuttavia, un'elevata selettività del DME è stata ottenuta solo con una bassa conversione di CO2 , con conseguente scarsa produttività in un solo passaggio.
Quando la CO2 la conversione è aumentata, sono stati prodotti abbondanti sottoprodotti di CO, metanolo e idrocarburi. Una tendenza recente è la CO2 alla conversione DME su catalizzatori bifunzionali, come le nanoparticelle di rame supportate da ossido acido, ma le loro prestazioni sono ancora insoddisfacenti. Inoltre, le nanoparticelle di rame sono state sinterizzate durante la catalisi, con conseguente scarsa durabilità.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Feng-Shou Xiao e dal Prof. Liang Wang dell'Università di Zhejiang, in Cina, ha superato queste limitazioni sviluppando un catalizzatore di nanoparticelle di rame altamente attivo, selettivo e durevole per la conversione della CO2 al DME. Ciò è stato ottenuto caricando nanoparticelle di Cu su supporti di silice idrofobica e modificata con Ga. La silice modificata con Ga ha fornito un'acidità moderata per la disidratazione del metanolo in DME, il che ha ostacolato la disidratazione profonda in idrocarburi.
È importante sottolineare che la superficie idrofobica del catalizzatore ostacola efficacemente la sinterizzazione delle nanoparticelle di Cu, che solitamente viene innescata da acqua e metanolo. Di conseguenza, nelle seguenti condizioni di reazione (6000 mL gcat –1 ·h –1 , 3 MPa, 240 °C), la CO2 sono state ottenute una conversione del 9,7%, selettività per DME e metanolo del 59,3% e 28,4% e selettività per CO solo dell'11,3%. In una valutazione continua per 100 ore, le prestazioni sono state ben mantenute senza alcuna tendenza alla disattivazione, superando i generali catalizzatori di Cu supportati.
La ricerca è pubblicata sul Chinese Journal of Catalysis .
Ulteriori informazioni: Hangjie Li et al, Idrogenazione selettiva della CO2 in dimetil etere su catalizzatori di rame idrofobici e modificati con gallio, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64535-8
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
