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CO2加氢直接制备高附加值化学品不仅是降低CO2排放量以缓解温室效应的重要手段,而且是CO2资源化,完善现有能源结构的有效途径。铁催化剂因价廉易得,反应条件温和,CO2加氢生成烃类产品活性高而受到广泛关注。本文分别使用ZSM-5分子筛和Zn改性铁催化剂来提高CO2加氢目标产品选择性。 首先,以等体积浸渍法制备了不同硅铝比(Si∶Al=25、70、150) ZSM-5负载的Fe基催化剂,考察了硅铝比对Fe基催化剂上CO2加氢性能的影响。结果表明,使用H2或CO气氛活化新鲜催化剂,随着硅铝比的升高,催化剂活性皆表现为先升高后降低,最优化硅铝比为70。CO2-DRIFTS和CO2-TPD结果显示,以硅铝比70的ZSM-5载体制备的催化剂具有较多且较强的表面碱性位,促进了CO2分子的活化解离。通过H2-TPR、XRD、Raman等表征揭示了催化剂结构的演变过程。还原后催化剂的活性金属以单质Fe形式存在,反应过程中单质Fe向Fe3O4和FeCx相态转化。不同硅铝比配位环境影响Fe与C的相互作用,从而影响FeCx生成能力,并最终影响CO2加氢的活性和选择性。 接下来采用低温液相共沉淀法制备了5种摩尔比(Fe∶Zn=9∶1、7∶1、5∶1、2∶1和1∶1)的铁锌双金属催化剂。CO2加氢评价后发现,Fe9Zn1和Fe2Zn1催化剂表现出较优异的低碳烯烃选择性。在压力为10atm和15arm时,低碳烯烃选择性分别达到50.00%和48.68%。新鲜催化剂的Raman和XRD表征结果发现,催化剂Fe2Zn1主要以FeZn2O4尖晶石结构存在,而催化剂Fe9Zn1只含少量FeZn2O4,其余以Fe2O3和ZnO形式存在;根据催化剂还原后和反应后XRD结果,推测铁酸锌复合结构的存在影响Fe5C2活性物种的生成,从而间接影响催化剂的催化性能。