Estabilização de ε-carbeto de ferro como catalisador de alta temperatura sob condições realistas de síntese Fischer–Tropsch

Resumo O desenvolvimento de catalisadores eficientes para a síntese Fischer–Tropsch (FT), uma reação central na utilização de recursos de carbono não-petrolíferos para fornecer energia e produtos químicos, atraiu muita atenção recente. O ε-carbeto de ferro (ε-Fe 2 C) foi proposto como a fase de ferro mais ativa para a síntese FT, mas essa fase é geralmente instável sob condições realistas de reação FT (> 523 K). Aqui, conseguimos estabilizar nanocristais de ε-Fe 2 C de fase pura ao confiná-los em camadas de grafeno e obtivemos um rendimento de ferro de 1258 μmol CO g Fe −1 s −1 sob condições realistas de síntese FT, uma ordem de magnitude maior do que a do catalisador Fe suportado em carbono convencional. O catalisador ε-Fe 2 C@grafeno é estável por pelo menos 400 h sob condições de alta temperatura. Cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT) revelam a formação viável de ε-Fe 2 C pela carburização do precursor α-Fe através de interações interfaciais de ε-Fe 2 C@grafeno. Este trabalho fornece uma estratégia promissora para projetar catalisadores FT à base de Fe altamente ativos e estáveis.