中石大，一作兼通讯，最新Nature Catalysis！

正文

请到「今天看啥」查看全文

【 CO ₂ 转化与产物生成的空间分辨动力学分析 】

为阐明 Mn 如何影响铁碳化物形成及床层沿程的产物分布 ，将每种催化剂（总量 0.10 g）分为五个相等段（床层长度的 0–20%、20–40%、…、80–100%）。在 350 °C、15 bar、CO ₂ :H ₂ :N ₂ = 1:3:0.3 下进行测试： （1） CO ₂ 消耗速率 r ₛ (CO ₂ )（图 2b）：10Fe–0Mn： 第一段速率高 (~0.7 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ )，但在 60% 床层后快速下降 < 0.1 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ 。 含 Mn 催化剂（ nMn /n( Fe+Mn ) = 1–50 at%）： 第一段速率较低 (≤ 0.4)，但床层全长活动相对均匀(0.2–0.4 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ ，直到末段)。 （2） CH ₄ 生成速率 r ₛ (CH ₄ )（图 2c）：10Fe–0Mn： 第一段 r ₛ (CH ₄ ) 高 (~0.35 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ )，在后续段几近为零。 Mn 助剂： 9Fe–1Mn 及更高 Mn 时，r ₛ (CH ₄ ) 在各段几乎完全受抑 (< 0.05 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ )。 （3） C ₂⁺ 烃生成速率 r ₛ (C ₂⁺ )（图 2d）：10Fe–0Mn： 除第一段外几乎无活动 (≤ 0.01 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ )，由于下游未形成铁碳化物，无法实现链增长。 9.9Fe–0.1Mn、9.5Fe–0.5Mn、9Fe–1Mn： 从第二段开始 r ₛ (C ₂⁺ ) 显著 (~0.15–0.25 mmol g ₍ cat ₎⁻ ¹ h ⁻ ¹ )，并在整个床层均保持。

图 2 . CO2 转化和产物形成的空间分辨动力学分析

【 原位 XAS 研究的催化剂还原行为 】

在 15 bar、50 vol% H ₂ /N ₂ （20 mL min ⁻ ¹ ）下进行原位 Fe K 边 XANES 测试，从 50 °C 以 5 °C min ⁻ ¹ 加热至 400 °C，再保温 2 h： （1） 10Fe–0Mn（图 3a,b）：α- Fe ₂ O ₃ → Fe ₃ O ₄ ： 约在 360 °C 开始；至 375 °C 时 Fe ₃ O ₄ 完全。 Fe ₃ O ₄ → Fe ⁰ ： 约在 385 °C 开始；400 °C 保温 2 h 后仅检测到 Fe ⁰ 。 （2） 9Fe–1Mn（图 3c,d）：α- Fe ₂ O ₃ → Fe ₃ O ₄ + FeO (Mn ₓ Fe ₁₋ₓ O)： 约在 280 °C 时同时出现； FeO 来源于 Mn² ⁺ 掺入面心立方（ wüstite ）晶格。 FeO /Mn ₓ Fe ₁₋ₓ O → Fe ⁰ ： 约在 300 °C 开始，但 400 °C 保温 2 h 后仅 ~76 % 还原为 Fe ⁰ ，余下 ~24 % 保持为 Mn ₁₋ₓ Fe ₓ O （图 3d）。Mn 保持 2+。 观察： Mn 降低了部分还原温度（~280 °C vs. 10Fe–0Mn 的 ~360 °C），但抑制了完全还原，导致更多残余 Mn ₁₋ₓ Fe ₓ

请到「今天看啥」查看全文