Rational Control of Oxygen Vacancy Density in In2O3 to Boost Methanol Synthesis from CO2 Hydrogenation

甲醇 碳化 催化作用 选择性 氧气 合理设计 密度泛函理论 空位缺陷 材料科学 化学 化学工程 纳米技术 有机化学 计算化学 结晶学 吸附 工程类
作者
Wenhang Wang,Kaixuan Huo,Yang Wang,Jinghao Xie,Xu Sun,Yingluo He,Meng Li,Jie Liang,Xinhua Gao,Guohui Yang,Simin Lin,Fengliang Cao,Hu Jiang,Mingbo Wu,Noritatsu Tsubaki
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (13): 9887-9900 被引量:63
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c01929
摘要

Oxygen vacancies (Ov) in reducible metal oxides are the vital active sites for methanol synthesis via a CO2 hydrogenation technology. However, the relationship between the density of Ov and the methanol synthesis performance is still ambiguous, and it still shows a lack of a versatile strategy to precisely tailor the number of Ov. In this study, with In2O3 as a representatively catalytic component, the density functional theory computation confirms that the Ov property, especially Ov density, is pivotal to enhancing methanol selectivity of CO2 hydrogenation by suppressing the undesirable reverse water–gas shift reaction for CO formation, which is attributed to the unique electronic density of In atoms around Ov. To verify the theoretical results, we report a protocol to optimize the concentration of Ov on In2O3 by sequential carbonization and oxidation (SCO) treatments of In-based metal–organic frameworks, during which the consumption of carbon species and the structural reconstruction of the In2O3 crystal regulated the particle size and Ov concentration of In2O3 by varying the oxidation temperature. The In2O3-5 catalyst carbonized and oxidized at 500 °C exhibits good methanol selectivity (72.3%) at a CO2 conversion of 9.9% under 330 °C, 3 MPa, and high space velocity of 12,000 L–1 kgcat–1 h–1. Multiple in situ characterizations clarify that the proposed Ov property regulating the SCO strategy is convenient to boost methanol synthesis by altering the CO2 hydrogenation process to the HCOO* intermediate-dominated pathway. Our work provides the catalyst design strategy and will shed light on the rational design of reducible metal oxide-based catalysts with a controllable Ov density.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
小白发布了新的文献求助10
刚刚
恋晨完成签到 ,获得积分10
刚刚
orixero应助六百六十六采纳,获得10
刚刚
meng完成签到,获得积分10
刚刚
烟花应助解惑采纳,获得10
1秒前
王浩浩发布了新的文献求助10
1秒前
繁荣的安双完成签到,获得积分10
1秒前
九玖完成签到,获得积分10
2秒前
youxiu1112完成签到,获得积分10
2秒前
鹤川发布了新的文献求助10
2秒前
冷酷映波完成签到,获得积分10
2秒前
木瓜发布了新的文献求助10
2秒前
teadan完成签到 ,获得积分10
3秒前
sheep完成签到,获得积分10
3秒前
SamXia发布了新的文献求助10
3秒前
拼搏迎梦完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
zlh发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
木子小微发布了新的文献求助10
4秒前
牙瓜发布了新的文献求助10
4秒前
biang完成签到,获得积分10
4秒前
123lura发布了新的文献求助10
5秒前
马静雨发布了新的文献求助10
5秒前
无花果应助黑熊安巴尼采纳,获得10
5秒前
爱学数学的数学小白完成签到,获得积分10
5秒前
zhshcheng完成签到,获得积分10
6秒前
Alex完成签到,获得积分10
6秒前
Ashui发布了新的文献求助10
6秒前
小蘑菇应助Inter09采纳,获得10
7秒前
111完成签到,获得积分10
7秒前
sanages完成签到,获得积分10
7秒前
不想起名字完成签到,获得积分10
8秒前
anlan8888完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
ccy完成签到,获得积分10
8秒前
bzc驳回了iNk应助
8秒前
洁净糖豆完成签到,获得积分10
8秒前
超帅的以彤完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6534989
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8328337
关于积分的说明 17842681
捐赠科研通 5636787
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2934706
邀请新用户注册赠送积分活动 1910870
关于科研通互助平台的介绍 1769279