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 量子力学 物理
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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
1秒前
666完成签到,获得积分20
2秒前
大气代珊关注了科研通微信公众号
3秒前
4秒前
Pdnnnnn完成签到,获得积分10
6秒前
雪白飞薇发布了新的文献求助10
6秒前
年轻的怀蕊完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
Adhklu完成签到 ,获得积分10
8秒前
Yan发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
blue完成签到,获得积分10
10秒前
小岚花完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
小资发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
000完成签到 ,获得积分10
13秒前
7777完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
英勇念文完成签到,获得积分20
15秒前
大气代珊发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
小宇完成签到 ,获得积分10
17秒前
RU完成签到,获得积分10
17秒前
19秒前
RU发布了新的文献求助10
20秒前
冷静尔云发布了新的文献求助10
21秒前
风中垣完成签到,获得积分10
22秒前
赵佳露完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
23秒前
我是老大应助阿方采纳,获得10
23秒前
24秒前
壮观飞鸟发布了新的文献求助10
25秒前
某人完成签到 ,获得积分10
25秒前
emmm发布了新的文献求助10
27秒前
英姑应助小资采纳,获得10
28秒前
研友_VZG7GZ应助挣钱养刺猬采纳,获得10
29秒前
30秒前
32秒前
高分求助中
(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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
信任代码:AI 时代的传播重构 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6357722
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8172278
关于积分的说明 17207451
捐赠科研通 5413235
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864968
邀请新用户注册赠送积分活动 1842489
关于科研通互助平台的介绍 1690595