二氧化碳有望高效制備甲醇

二氧化碳有望高效制備甲醇

美國能源部(DOE)布魯克黑文國家實驗室科學家2014年8月1日宣布，其與塞維利亞大學(西班牙)和委內瑞拉中央大學科研人員合作研究，發現了一種新的可將CO2轉化為甲醇的高活性催化體系——銅—鈰界面組合。新催化劑體系將CO2轉化為甲醇的速度比純銅微粒快1000倍， 比目前工業使用的常見的銅/氧化鋅催化劑快近90倍。

CO2活化及其加氫成醇類或其他烴類化合物是循環利用CO2的一種重要途徑。但這是一個具有挑戰性的任務，因為存在與二氧化碳化學惰性相關的困難。通常應用于CO2化學活化的純金屬和雙金屬體系的催化活性較低，而新催化體系的活性明顯高于目前使用的其他催化劑。最近的研究已經確定CO2激活和甲醇的合成可借助于Cu/ZnO/Al2O3工業催化劑的活性中心。銅單獨與CO2的相互作用是很差的，必須與鋅構成合金，才能使轉化為甲醇的反應更好更快。

聯合研究團隊此次對CO2活化給出了完全不同類型的實驗和理論依據：這就是銅—鈰界面，它對甲醇合成具有高度活性。金屬和氧化物中心在銅—鈰界面上的組合為CO2轉化為甲醇提供了有利的反應途徑，而不是借助于Cu-Zn合金。聯合研究團隊探索了銅和二氧化鈰納米顆粒組成的催化劑，有時也混以二氧化鈦。

這些研究表明，催化劑的金屬組分不能單獨執行用于甲醇生產所必需的所有化學步驟。最有效的捆綁和激活CO2發生在氧化鈰/銅催化體系中金屬和氧化物納米顆粒之間的界面上。研究人員指出，用于該化學轉化的關鍵活性中心涉及來自銅和氧化物相的原子。

研究人員認為，他們的研究說明了甲醇合成可通過適當調整催化劑中金屬—氧化物界面的屬性而獲得。這是一個非常有趣的步驟，對于設計活性催化劑以應用于合成醇類和相關的分子創建了一個新的策略。