Decisive role of Cu/Co interfaces in copper cobaltite derivatives for high performance CO2 methanation catalyst

Varga, Gábor ✉ [Varga, Gábor (Kémia), szerző] Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Szenti, Imre [Szenti, Imre (felületkémia), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Kiss, János [Kiss, János (Fizikai kémia), szerző] Interdiszciplináris Tudásmenedzsment Kutatóközpont (SZTE / KE); ELKH-SZTE Reakciókinetikai és Felületkémiai Kut... (SZTE / TTIK / KI); Baán, Kornélia [Baán, Kornélia (Kémia), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Halasi, Gyula [Halasi, Gyula (Heterogén katalízis), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); ELI-HU Kutatási és Fejlesztési Nonprofit Közhas... (SZTE); Óvári, László [Óvári, László (Felülettudomány), szerző] ELI-HU Kutatási és Fejlesztési Nonprofit Közhas... (SZTE); ELKH-SZTE Reakciókinetikai és Felületkémiai Kut... (SZTE / TTIK / KI); Szamosvölgyi, Ákos [Szamosvölgyi, Ákos (katalízis), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Mucsi, Róbert; Dodony, Erzsébet [Dodony, Erzsébet (anyagtudomány), szerző] Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (HUN-REN EK); Vékonyrétegfizika Laboratórium (HUN-REN EK / MFA); Fogarassy, Zsolt [Fogarassy, Zsolt (Anyagfizika), szerző] Vékonyrétegfizika Laboratórium (HUN-REN EK / MFA); Pécz, Béla [Pécz, Béla (Félvezető eszközö...), szerző] Vékonyrétegfizika Laboratórium (HUN-REN EK / MFA); Olivi, Luca; Sápi, András ✉ [Sápi, András (Kémia), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Kukovecz, Ákos [Kukovecz, Ákos (Porózus anyagok, ...), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Kónya, Zoltán [Kónya, Zoltán (Nanotechnológia), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); ELKH-SZTE Reakciókinetikai és Felületkémiai Kut... (SZTE / TTIK / KI)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
Megjelent: JOURNAL OF CO2 UTILIZATION 2212-9820 2212-9839 75 Paper: 102582 , 13 p. 2023
  • SJR Scopus - Chemical Engineering (miscellaneous): D1
Azonosítók
Támogatások:
  • ELI-ALPS project(GINOP-2.3.6-15-2015-00001) Támogató: GINOP
  • Bolyai János Kutatási Ösztöndíj
  • Új Nemzeti Kiválósági Program(UNKP-21-5-SZTE-586) Támogató: Innovációs és Technológiai Minisztérium
  • Stroncium-titanát nanostruktúrák CO2 hasznosítására: egy lépéssel közelebb a szénmentes környezethez(2019-2.1.13-TET_IN-2020-00015) Támogató: NKFIH
  • Diszruptív technológiák kutatás-fejlesztése az e-mobility területén és integrálásuk a mérnökképzésbe(EFOP-3.6.1-16-2016-00014) Támogató: EFOP
  • Smart rendszerek. Új Nemzeti Kiválóság Program(20391-3/2018/FEKUSTRAT) Támogató: EMMI
  • (138714) Támogató: OTKA
  • (SNN_135918) Támogató: OTKA
  • (TKP2021-NVA-19) Támogató: Innovációs és Technológiai Minisztérium
  • Megújuló Energiák Nemzeti Laboratórium(RRF-2.3.1-21-2022-00009)
Szakterületek:
  • Felületkémia
  • Heterogén katalízis
Thermo-catalytic bio-SNG (CH4) production is one of the useful tools for converting waste to gaseous fuels through CO2 conversion. To abundant properly, however, efficient, robust and cost-effective catalysts would be required. Bimetallic systems based on transition metals seem to be promising candidates for this task. The CoCu bimetallic system with in-situ generated interfaces was synthesized and used as a catalyst for CO2 methanation. The in-depth analysis of the structure-activity-selectivity relationships involving XRD, (NAP-)XPS, EXAFS and TEM-EDX revealed that the co-existence of Co0, CoO, and Cu0 in the proper distribution on the surface can ensure the selective production of methane. To fine-tune the surface composition of the bimetallic systems, a systematic alteration of the Cu:Co ratio in the precursor spinel structures must be performed. Cu0.4Co2.6O4 derivative, stabilizing subsurface Cu(I)–O specimen, showed the best performance with high activity (12,800 nmol g–1 s–1) and a remarkable selectivity of 65–85% for methane in a wide temperature range (250–425 °C). In studying the mechanistic aspects of methanation, it has been shown that the hydrogenation of active carbon at the surface or below the surface is the key step for the production of methane. So far, this cobalt-catalyzed sub-step has been proposed in catalytic Fischer-Tropsch syntheses.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2025-05-22 15:38