CO2加氢制甲酸理论研究及高效铁基催化剂设计

摘要：

CO2加氢制甲酸由于需同时活化惰性氢气及CO2而富有挑战性,同时此过程原子经济性100％,具有很好的理论和现实研究价值,但文献中报道的活性较好的催化剂均为贵金属催化剂.为了开发活性更高的用于CO2加氢制甲酸的铁基催化剂,我们采用理论计算方法研究了 12种不同种类的PNP-Fe(PNP=2,6-(二-叔丁基-磷甲基)吡啶)化合物催化CO2加氢制甲酸的过程.理论研究结果表明,CO2加氢制甲酸反应过程包括H2活化及CO2插入金属氢键两个步骤,H2活化过程是整个反应的速控步骤.催化剂吡啶环上进行P原子取代可以显著降低H2活化能垒.基于以上发现,我们设计了一种新颖的高效铁基催化剂,使用此催化剂催化CO2加氢制甲酸反应,速控步骤能垒只有85.6 kJ/mol,催化活性与贵金属的比较接近.我们研究的12种铁基催化剂速控步骤能垒范围为85.6～126.4 kJ/mol,显示了配体良好的调控催化活性能力.

关键词：CO2、加氢、甲酸、理论计算、铁基催化剂

所属期刊栏目：36

分类号：O621.1(有机化学)

资助基金：国家自然科学基金22178159;21878141

在线出版日期：2022-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：162-170