觸媒催化二氧化碳熱化學轉化反應的挑戰

刊登日期:2013/4/5
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由於溫室效應造成地球暖化問題,如何減少CO2排放及利用CO2已成為本世紀的重要課題。由文獻資料瞭解二氧化碳可參與熱化學反應,如甲醇合成、逆水氣轉移、乾重組反應、碳酸化反應及選擇性氧化等,但是這些二氧化碳轉化反應都受到熱力學限制,要突破熱力學對CO2化學反應平衡轉化率的限制,除了改變操作溫度與壓力的直接手段外,還需其他手段如結合反應與產物分離的操作。若以吸附性反應操作來突破熱力學限制,概念上可區分為:①藉由吸附來提升觸媒表面的二氧化碳反應物濃度,與②藉由吸附來降低反應產物的濃度;故可以選擇具有捕捉二氧化碳效能的材料來開發二氧化碳熱化學轉化反應觸媒,或選擇能吸附分離反應產物的材料來開發觸媒。本實驗室測試氧空缺材料(CeO2)觸媒催化二氧化碳熱化學反應之研究,在700˚C下的Pulse反應測試可得到CO2轉化率高達49%,但材料中氧空缺隨CO2分解反應進行而消失,導致最後轉化率降為0,顯示氧空缺材料可捕捉二氧化碳分解所生成的氧,藉以提升CO2的分解反應效能,但仍須進一步的觸媒設計來延續反應活性的壽命。


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