二氧化碳氢化合成甲酸
发布日期:2022/3/11 15:52:53
In2O3上沉积NiB非晶态合金纳米颗粒，这种新型复合催化（NiB/In2O3），在照射下实现二氧化碳高效氢化合成甲酸。
甲酸(化学式HCOOH，分子式CH2O2，分子量46.03)，俗名蚁酸。无色而有刺激性气味的液体。弱电解质，熔点8.6℃，沸点100.8℃。甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。甲酸可直接用于织物加工、鞣革、纺织品印染和青饲料的贮存，也可用作金属表面处理剂、橡胶助剂和工业溶剂。在有机合成中用于合成各种甲酸酯、吖啶类染料和甲酰胺系列医药中间体。由于二氧化碳为线性分子非常稳定，其转化十分困难。单纯金属催化和光催化二氧化碳转化均存在反应效率低、催化剂易失活等问题，限制了其应用。开发新型复合材料，提高光催化与金属催化协同，是实现二氧化碳高活性、高选择性、长效转化的有效途径。光催化剂In2O3有较好的可见光吸收能力，表面丰富的羟基可以促进二氧化碳分子吸附，在二氧化碳光催化还原方面受到了广泛关注。一些贵金属如Pt、Pd和Ru沉积在In2O3上，可作为热催化剂及助催化剂促进光催化反应，但贵金属成本高且稀缺。过渡金属如Ni和Co可替代贵金属，然而关键问题是提高其活性和选择性。
将NiB非晶合金与In2O3半导体复合，开发成一种新型多功能催化剂，在光催化二氧化碳氢化过程中表现出高甲酸产率（5158.0 umol g-1 h-1）。In2O3作为光催化剂产生光电子用于活化二氧化碳，并提供足够的表面羟基（In-OH），有利于反应过程中二氧化碳的吸附；NiB独特的非晶态合金结构使Ni位点富电子，促进了氢气的解离；NiB纳米颗粒在In2O3表面高度分散，并通过与In2O3之间的相互作用，在NiB和In2O3之间提供了丰富的界面，不仅促进光电子转移，减少光电子-空穴的复合，也提高表面化学反应活性，光催化剂和金属催化剂的协同作用，实现高效二氧化碳氢化生产甲酸。
国内甲酸总装置能力约55万吨，占全球总产能40%。主要分布在山东、江苏等地，以鲁西、阿斯德和扬子巴斯夫、川东化工为主要生产商。其中鲁西20万吨、山东阿斯德化工公司设计15万吨、南京扬巴石化5万吨。
