Reshaping the Role of CO2 in Propane Dehydrogenation: From Waste Gas to Platform Chemical

脱氢 丙烷 催化作用 甲烷 石油化工 化学工业 化学 化学反应 化学动力学 材料科学 化学工程 无机化学 有机化学 动力学 工程类 物理 量子力学
作者
Marco G. Rigamonti,Meera A. Shah,Thobani G. Gambu,Mark Saeys,Michiel Dusselier
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (15): 9339-9358 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c01374
摘要

The valorization of CO2 appeals to the chemical industry due to the reduction in greenhouse gas emissions and the ability to offer more renewable products. Propylene production is the second largest process in the chemical industry, and it strongly depends on fossil fuel feedstocks. Coupling CO2 reduction with propane dehydrogenation boosts conversion and produces CO, a valuable platform chemical currently synthesized by fossil-methane reforming. In this work, (i) we demonstrate the environmental benefits of coupling CO2 with a life-cycle assessment under industrial conditions, potentially reducing emissions by 3 tCO2-eq per ton of propylene produced. (ii) We screen supported catalytic materials─both known and novel─with a focus on propane and CO2 reaction mechanisms under industrial reaction conditions of 400–700 °C and pressures of 1–6 barg (redox: V, Galinstan, In, Mo, Mn, Bi, Sb, Ta; nonredox: Cr, Ga, co, Al, Zn, Au, Zr, Ag, W, La, Cu; and some alloy combinations). We evaluate each material under the kinetic regime, and we quantify reaction, side reaction, and deactivation kinetics (coking, cracking, and dry-reforming), as well as the regeneration ability. We then classify them based on their dominant mechanisms (direct CO2 assistance or indirect with H2 via reverse water gas shift) and identify each catalyst's strengths and weaknesses. Finally, (iii) we correlate our database of experimental results of 22 active metals/metal oxides with the Tamman temperature and density functional theory (DFT)-based oxygen vacancy formation energies. We discovered that oxygen mobility plays a crucial role in the kinetics of reoxidation with CO2 and the overall balance of active sites related to dehydrogenation and reoxidation.

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
安详的自中完成签到,获得积分10
刚刚
张雪瑞完成签到,获得积分10
刚刚
菲菲完成签到 ,获得积分10
刚刚
霍师傅发布了新的文献求助30
刚刚
刚刚
Galato发布了新的文献求助10
刚刚
qqq完成签到,获得积分20
刚刚
JiayingChen完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
胡呼啦呼发布了新的文献求助10
1秒前
卜祥峰完成签到,获得积分10
2秒前
打打应助沈云川采纳,获得10
2秒前
cloud发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
开花完成签到,获得积分10
3秒前
王瑾言关注了科研通微信公众号
3秒前
3秒前
百事从欢发布了新的文献求助10
3秒前
优美紫槐应助霸气若男采纳,获得10
4秒前
4秒前
Jessiez94完成签到,获得积分10
4秒前
Maize Man发布了新的文献求助10
4秒前
啃啃啃排骨完成签到,获得积分10
5秒前
bi关注了科研通微信公众号
6秒前
6秒前
MILK发布了新的文献求助10
6秒前
激情的初阳完成签到,获得积分10
7秒前
十二发布了新的文献求助20
8秒前
wjj完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
冷静映安发布了新的文献求助10
9秒前
flow发布了新的文献求助10
9秒前
王王完成签到 ,获得积分10
9秒前
ChiHiRo9Q应助嘻嘻采纳,获得10
9秒前
10秒前
大个应助yearluren采纳,获得10
10秒前
Pan完成签到 ,获得积分10
10秒前
无极微光应助Xxjj采纳,获得20
11秒前
11秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 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
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
The polyurethanes book 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5610753
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4695233
关于积分的说明 14886085
捐赠科研通 4723350
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2545246
邀请新用户注册赠送积分活动 1510017
关于科研通互助平台的介绍 1473110