La conversion sélective du CO2 et H2 en produits chimiques et carburants de valeur est une voie prometteuse pour le recyclage du carbone. Plusieurs itinéraires ont été développés pour le CO2 hydrogénation en méthanol, alcools supérieurs, éther diméthylique (DME), aromatiques, hydrocarbures et oléfines. Parmi ces produits, le DME est attrayant car il est non toxique et non corrosif et a été utilisé comme plate-forme chimique dans l'industrie, comme support pour l'hydrogène et comme additif pour les carburants.
Une série de catalyseurs a été synthétisée pour l'hydrogénation directe du CO2 -au DME via une catalyse en cascade impliquant la synthèse du méthanol et la condensation du méthanol en DME sur un catalyseur en cuivre supporté. Cependant, une sélectivité élevée du DME n'a été obtenue qu'avec une faible conversion du CO2 , ce qui entraîne une mauvaise productivité en un seul passage.
Lorsque le CO2 la conversion a augmenté, des sous-produits abondants de CO, de méthanol et d’hydrocarbures ont été produits. Une tendance récente est le CO2 à la conversion du DME par rapport aux catalyseurs bifonctionnels, tels que les nanoparticules de cuivre supportées par un oxyde d'acide, mais leurs performances sont encore insatisfaisantes. De plus, les nanoparticules de cuivre étaient frittées lors de la catalyse, ce qui entraînait une mauvaise durabilité.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Feng-Shou Xiao et le professeur Liang Wang de l'Université du Zhejiang, en Chine, a surmonté ces limitations en développant un catalyseur de nanoparticules de cuivre hautement actif, sélectif et durable pour convertir le CO2 au DME. Ceci a été réalisé en chargeant des nanoparticules de Cu sur des supports de silice hydrophobes et modifiés au Ga. La silice modifiée au Ga a fourni une acidité modérée pour la déshydratation du méthanol en DME, ce qui a empêché une déshydratation profonde en hydrocarbures.
Il est important de noter que la surface hydrophobe du catalyseur empêche efficacement le frittage des nanoparticules de Cu, généralement déclenché par l'eau et le méthanol. Par conséquent, dans les conditions de réaction suivantes (6 000 mL gcat –1 ·h –1 , 3 MPa, 240 °C), le CO2 une conversion de 9,7 %, des sélectivités DME et méthanol de 59,3 % et 28,4 %, et une sélectivité en CO de seulement 11,3 % ont été obtenues. Lors d'une évaluation continue pendant 100 h, les performances ont été bien maintenues sans aucune tendance à la désactivation, surpassant les catalyseurs au Cu généralement supportés.
La recherche est publiée dans le Chinese Journal of Catalysis .
Plus d'informations : Hangjie Li et al, Hydrogénation sélective du CO2 en éther diméthylique sur des catalyseurs en cuivre hydrophobes et modifiés au gallium, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI :10.1016/S1872-2067(23)64535-8
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
