Effect of Mn Promoter on CuFe-based Catalysts for CO2 Hydrogenation to Higher Alcohols

doi:10.7503/cjcu20220187

Abstract

Abstract:

A series of Mn promoted CuFe based catalysts with different Mn contents was synthesized with the co-precipitation method. The promoting effect of Mn on CuFe based catalyst in CO₂ hydrogenation to higher alcohol（HA） was studied. The catalytic results show the HA selectivity and space time yield（STY） could be effectively improved by introducing moderate Mn. The optimized catalyst denoted as 2.1MCFZ-K with 2.1%（mass fraction） Mn content exhibits the best catalytic performance with CO₂ conversion of 29.4%， HA selectivity（CO-free） of 23.2%， HA space time yield of 41.1 mg· $g c a t - 1$ ·h^?1， and C₂₊OH/ROH fraction of 96.9% at 320 ℃ and 5 MPa. X-ray diffraction（XRD）， N₂ sorption experiments， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）， transmission electron microscopy（TEM） and H₂ temperature-programmed reduction（H₂-TPR） experiments reveal that Mn as a structural promoter with moderate content can reduce the particle size of Cu and promote the formation of Fe₅C₂ active phase， thus fabricating rich Cu-Fe₅C₂ active interface for HA synthesis. Overly high Mn content can block active sites， inhibiting the catalytic activity.

Key words: CO₂ Hydrogenation, Higher alcohol synthesis, CuFe-based catalyst, Mn Promoter

CLC Number:

O643

TrendMD:

ZHANG Xinxin, XU Di, WANG Yanqiu, HONG Xinlin, LIU Guoliang, YANG Hengquan. Effect of Mn Promoter on CuFe-based Catalysts for CO₂ Hydrogenation to Higher Alcohols[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(7): 20220187.

Figures/Tables 8

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Catalyst	BET surface area/（m²·g^?1）	Pore diameter/nm	Pore volume/（cm³·g^?1）	d_CuO/nm in fresh catalyst	d_Cu/nm in reduced catalyst
Mn?free	56.0	14.5	0.27	9.2	11.8
1.1MCFZ?K	57.3	14.7	0.28	6.9	5.2
2.1MCFZ?K	60.5	12.7	0.27	6.4	5.3
3.2MCFZ?K	52.9	13.5	0.25	5.8	6.3
5.9MCFZ?K	64.3	11.0	0.24	5.3	6.4

Catalyst	BET surface area/（m²·g^?1）	Pore diameter/nm	Pore volume/（cm³·g^?1）	d_CuO/nm in fresh catalyst	d_Cu/nm in reduced catalyst
Mn?free	56.0	14.5	0.27	9.2	11.8
1.1MCFZ?K	57.3	14.7	0.28	6.9	5.2
2.1MCFZ?K	60.5	12.7	0.27	6.4	5.3
3.2MCFZ?K	52.9	13.5	0.25	5.8	6.3
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Effect of Mn Promoter on CuFe-based Catalysts for CO₂ Hydrogenation to Higher Alcohols

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