以钛酸盐为载体的Cu/ZnO/Al2O3催化剂用于低温CO2加氢制甲醇

《ChemCatChem》：Titanate-Anchored Cu/ZnO/Al2O3 Catalyst for Low-Temperature CO2 Hydrogenation to Methanol

CO?氢化制甲醇催化剂研究：钛酸纳米棒森林锚定Cu/ZnO/Al?O?催化剂在低温（200-220°C）和低压（1-10 bar）下实现高效转化，通过抑制纳米颗粒烧结和增强Cu2?/Cu?活性物种相互作用，使甲烷醇产率达6 mol·kg?1·h?1。关键参数包括活性催化剂负载量、涂覆溶剂、烧结温度时间及压力优化。

　　

摘要

将二氧化碳（CO₂）氢化成甲醇是一种具有高附加值且实用的工艺，既可利用二氧化碳排放，又能减少碳足迹。然而，该反应需要在高温高压条件下进行，能耗较高，这限制了其经济可行性和商业化进程。为了降低能耗，研究人员开发了一种新型的钛酸盐锚定Cu/ZnO/Al₂O₃（CZA）催化剂，该催化剂能够在较低温度（200°C–220°C）和较低压力（1–10 bar）下高效、稳定地将二氧化碳转化为甲醇。与传统的颗粒状CZA催化剂及先前报道的纳米阵列分散型CZA催化剂不同，这种钛酸盐纳米棒结构作为独特的支撑载体，能够捕获并固定共沉淀的CZA纳米颗粒，减缓其热烧结过程。同时，由于CZA与钛酸盐纳米棒之间的强相互作用，Cu²⁺和Cu⁺离子在催化剂中的含量增加，从而提高了二氧化碳和氢气的吸收效率以及甲醇的产率。在220°C、10 bar的条件下，该催化剂的甲醇产率达到了6 mol.kg^?1.h^?1的高水平。通过调整催化剂负载量、浸涂溶剂、退火温度和时间以及压力，可以有效地优化甲醇的产率，这些因素均受到钛酸盐纳米棒结构的影响。

图形摘要

钛酸盐纳米棒结构将Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂纳米颗粒固定在整体结构上，有效防止了它们的热烧结。Cu金属与钛酸盐之间的相互作用增强了气体吸附能力，提高了催化剂的稳定性，使得在低温下仍能高效地进行二氧化碳氢化反应，生成甲醇。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。