Ga助劑對Cu＠ZnO催化CO2加氫制甲醇性能的影響

王 莉 姜 楓 胥月兵 劉 冰 劉小浩

（江南大學 化學與材料工程學院,江蘇 無錫214122）

在過去的幾個世紀中,對化石燃料的過度依賴導致二氧化碳（CO2）的大量排放,造成了一系列嚴峻的環境問題,例如氣候變化、全球變暖,海洋酸化等。因此,將CO2轉化為具有高附加值的化學品和燃料,不僅有利于控制大氣中CO2的濃度,還可以緩解對化石資源的依賴。在眾多CO2加氫的產物中,甲醇（CH3OH）是重要的化工原料,可用作燃料替代品和添加劑,也是合成高附價值化學品的關鍵原料,因此成為備受關注的目標產物。從環境保護和能源利用的角度,CO2加氫合成甲醇無疑成為兼具環保和經濟的一條轉化路線[1]。20 世紀初化學家已經研究了均相和非均相催化劑用于CO2加氫,然而后者在成本、穩定性、分離、催化劑的處理和再利用以及反應器的設計上更具優勢,同時非均相催化也是目前工業上合成氣制甲醇的主要方法[2]。

Cu 基催化劑具有價格低廉,有顯著的催化活性等特點。目前,Cu/ZnO 催化劑在富含CO2的原料氣中生成甲醇的活性較低,因此需要加入Ga 來提高催化活性[3]。Ga 的加入有助于提高催化劑的分散度和還原能力[4]。目前針對Ga 助劑對Cu 基催化劑的促進作用的報道主要集中于還原能力和分散度對催化性能的影響,并且Ga 對催化劑還原能力的影響仍然存在爭議[4-5],而對Ga 助劑對CuZn 催化劑堿性位數量影響的研究仍然鮮有報道。本文研究了Ga 助劑的加入對催化劑還原能力和堿性位數量的影響。

1 試驗材料和方法

1．1 催化劑制備

通過沉淀法合成CuO 納米顆粒,合成方法如下:稱取所需量的Cu（NO3）2·3H2O 溶解在去離子水中,記作溶液A,將1 M Na2CO3溶液記作溶液B。……