氮掺杂碳纳米笼负载钌催化剂的费托合成反应性能

作     者：齐志豪 高福杰 周常楷 曾誉 吴强 杨立军 王喜章 胡征 

作者机构：介观化学教育部重点实验室南京大学化学化工学院 

出 版 物：《化学学报》 (Acta Chimica Sinica)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFA0209100，2017YFA0206500，2021YFA1500900) 国家自然科学基金(21972061，21832003，52071174) 江苏省前沿引领技术研究专项(BK20212005) 

摘      要：费托合成可以将来源广泛的合成气转化为低碳烯烃和燃油等高附加值化学品，是后石油时代的重要化工过程，而发展高性能的催化剂是关键. 本文以具有高比表面积和高氮含量的氮掺杂碳纳米笼（NCNC）为载体，采用等体积浸渍法制备了20 wt.%Ru负载量的Ru/NCNC催化剂，所得Ru纳米颗粒均匀分散，相比于未掺杂碳纳米笼负载的Ru催化剂（Ru/CNC），Ru纳米粒子尺寸更小且分布更集中. Ru/NCNC催化剂展现出优异的费托合成催化性能，在0.5 MPa和220 ℃的温和条件下，具有高的催化活性、高的C;选择性（55.7%）、低的CH;选择性（13.5%）和高的催化稳定性（60 h，CO转化率保持在～33%），显著优于Ru/CNC. 这可归因于N掺杂提高了Ru活性中心的数量和电子态密度、表面碱性、增强了金属-载体相互作用，进而提高Ru/NCNC的催化活性、长链产物(C;)选择性、抗烧结能力和催化稳定性. 本研究提供了一条通过掺杂碳载体设计提升费托合成催化剂性能的有效策略.