Hydrogenation of CO2 over Biochar-Supported Catalysts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study investigates hydrogenation of CO2 over mono- and bimetallic catalysts supported on biochar. In this reaction, bimetallic iron–cobalt catalysts were shown to surpass monometallic iron and cobalt catalysts in terms of catalytic performance. The optimal combination of performance parameters was reached at an iron to cobalt ratio of 3 : 1. The composition and genesis of the active phase in the bimetallic Fe–Co catalyst were identified, and the CO2 hydrogenation mechanism was suggested for an iron-dominated bimetallic catalyst. Using biochar as a support was found to provide an active phase composition favorable for CO2 hydrogenation.

About the authors

S. A. Sviderskiy

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: sviderskysa@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

O. S. Dement'eva

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

M. I. Ivantsov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

A. A. Grabchak

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

M. V. Kulikova

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

A. L. Maksimov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Steinberg M. Synthetic carbonaceous fuels and feedstocks from oxides of carbon and nuclear power // Fuel. 1978. V. 57. № 8. P. 460-468. https://doi.org/10.1016/0016-2361(78)90154-0
  2. Zhan Z., Kobsiriphat W., Wilson J.R., Pillai M., Kim I., Barnett S.A. Syngas production by coelectrolysis of CO2/H2O: The basis for a renewable energy cycle // Energy Fuel. 2009. V. 23. № 6. P. 3089-3096. https://doi.org/10.1021/EF900111F
  3. Graves C., Ebbesen S.D., Mogensen M., Lackner K.S. Sustainable hydrocarbon fuels by recycling CO2 and H2O with renewable or nuclear energy // Renew. Sustain. Energy Rev. 2011. V. 15. № 1. P. 1-23. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2010.07.014
  4. Yang H., Zhang C., Gao P., Wang H., Li X., Zhong L., Wei W., Sun Y. A review of the catalytic hydrogenation of carbon dioxide into value-added hydrocarbons // Catal. Sci. Technol. 2017. V. 7. № 20. P. 4580-4598. https://doi.org/10.1039/C7CY01403A
  5. He Z., Cui M., Qian Q., Zhang J., Liu H., Han B. Synthesis of liquid fuel via direct hydrogenation of CO2 // Proceedings of the National Academy of Science. 2019. V. 116. № 26. P. 12654-12659. https://doi.org/10.1073/pnas.1821231116
  6. Wei J., Ge Q., Yao R., Wen Z., Fang C., Guo L., Xu H., Sun J. Theoretical models of nonlinear effects in two-component cooperative supramolecular copolymerizations // Nature Commun. 2017. V. 8. № 1. P. 1-9. https://doi.org/10.1038/ncomms1517
  7. Hwang S.M., Han S.J., Min J.E., Park H.G., Jun K.W., Kim S.K. Mechanistic insights into Cu and K promoted Fe-catalyzed production of liquid hydrocarbons via CO2 hydrogenation // J. CO2 Util. 2019. V. 34. P. 522-532. https://doi.org/10.1016/J.JCOU.2019.08.004
  8. Guo L., Cui Y., Zhang P., Peng X., Yoneyama Y., Yang G., Tsubaki N. Enhanced liquid fuel production from CO2 hydrogenation: catalytic performance of bimetallic catalysts over a two-stage reactor system // ChemistrySelect. 2018. V. 3. № 48. P. 13705-13711. https://doi.org/10.1002/SLCT.201803335
  9. Shan R., Han J., Gu J., Yuan H., Luo B., Chen Y. A review of recent developments in catalytic applications of biochar-based materials // Resour. Conserv. Recycl. 2020. V. 162. P. 105036. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105036
  10. Kumar M., Xiong X., Sun Y., Yu I.K., Tsang D.C., Hou D., Gupta J., Bhaskar T., Pandey A. Critical review on biochar-supported catalysts for pollutant degradation and sustainable biorefinery // Adv. Sustain. Syst. 2020. V. 4. P. 1900149. https://doi.org/10.1002/adsu.201900149
  11. Kuz'min A.E., Pichugina D.A., Kulikova M.V., Dement'eva O.S., Nikitina N.A., Maksimov A.L.A possible role of paramagnetic states of iron carbides in the fischer-tropsch synthesis selectivity of nanosized slurry catalysts // J. of Catalysis. 2019. V. 380. P. 32-42. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.09.033

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».