前驅體結構及Cu含量對CuFe基催化劑CO2加氫制 C2+醇性能的影響

楊 晨，溫月麗，王 斌，張 倩，賈雅珍，周森森，黃 偉,3

（1.太原理工大學 環境科學與工程學院，山西 太原 030024；2.太原理工大學 省部共建煤基能源清潔高效利用國家重點實驗室，山西 太原 030024；3.山西太原理工煤轉化技術工程有限公司，山西 太原 030024）

CO2是大氣中主要的溫室氣體，極大地促進了全球氣候的變化[1]，而CO2資源化利用是實現碳減排的有效措施之一。在CO2的三大催化還原方式中，光催化和電催化的能效較低，而利用可再生能源生產的H2來熱催化還原CO2是一個頗具節能前景的研究方向。與此同時，化石能源的短缺問題也日益嚴重，替代能源的開發迫在眉睫，而C2+醇作為一種清潔能源受到了研究者們的廣泛關注。因此，將CO2催化加氫轉化為C2+醇既能減少CO2的排放，盡早實現“雙碳”目標，又能緩解化石能源枯竭的問題[2]。

目前，在用于CO2加氫合成低碳醇的催化劑體系中，改性的費托（Fischer-Tropsch）合成催化劑由于反應條件溫和、價格低廉以及較高的低碳醇選擇性等優點而備受關注。其中，CuFe基催化劑由于具有較高的活性以及C2+醇選擇性，被視為CO2加氫制備C2+醇的候選催化劑之一。盡管目前對CuFe基催化劑的研究已較多，但較低的CO2轉化率和C2+醇選擇性等仍然是限制其發展的關鍵因素。GAO等[3]采用焙燒方式處理CuFeMg類水滑石前驅體后，得到了一種均勻且高分散的CuFe基催化劑。結果表明，活性物質的高度分散以及Cu、Fe物種之間的協同效應有利于催化劑活性和醇選擇性的提高，Cu和Fe活性位點的均勻分布為H2和CO2的吸附提供了更多的不飽和配位中心，最終促進了目標產物的生成。宋镕鵬[4]采用溶膠-凝膠法制備了負載在TiO2載體上的CuCoFe催化劑，發現催化劑表面的堿性位點對C2+醇的生成有顯著影響。由此可見，對于雙金屬或多金屬催化劑，活性組分的均勻分散、強相互作用以及催化劑表面適當的堿性對催化劑的活性以及產物選擇性具有關鍵作用[5-7]。因此，改善傳統多組分催化劑中活性金屬之間分散性差、相互作用不強等問題，制備對C2+醇具有高選擇性的催化劑仍是一個充滿挑戰性的目標。

催化劑前驅體的性質將極大地影響多組分催化劑的分散及相互作用，從而影響催化劑性能。類水滑石（HTLC）是一類包含帶正電荷的主層和可交換陰離子夾層的二維陰離子黏土[8-9]。由類水滑石衍生的復合金屬氧化物（LDO）具有金屬元素均勻分散、熱穩定性高[10]以及離子之間相互作用力強等優點[3,11-12]。此外，LDO還含有強度不同的堿中心，其結構中活性金屬充分暴露，具有比類水滑石更高的活性。將其用于CO2加氫合成C2+醇反應中，有望促進活性金屬的分散，為催化劑提供適宜的堿性位點，促進反應物H2和CO2的吸附、活化和解離，從而改善催化劑的活性，提高CO2轉化率和C2+醇的選擇性，為新型高效CuFe基催化劑的研究奠定基礎[13]。

本文首先制備了衍生自類水滑石的金屬氧化物催化劑CuFeMg、CuFeZn和CuFeZnMg，考察前驅體結構以及催化劑表面堿性位強度對CO2加氫性能的影響。通過改變活性金屬Cu含量（物質的量，下同）對催化劑進行調控，得到CuxFe1Zn2系列催化劑，并通過各種表征手段探究Cu含量的變化對催化性能及催化劑理化性質的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與試劑

硝酸銅（Cu(NO3)2·3H2O）、硝酸鐵（Fe(NO3)3·9H2O）、硝酸鋅（Zn(NO3)2·6H2O）、硝酸鎂（Mg(NO3)2·6H2O）、氫氧化鈉（NaOH）、碳酸鈉（Na2CO3）和石英砂（SiO2）購買自天津市科密歐化學試劑有限公司；蒸餾水（DI）購買自太原理工大學中試基地（pH≈7）。H2（≥99.99%）、CO2（≥99.99%）、N2（≥99.99%）購買自太原市福江特種氣體有限公司。

1.2 催化劑制備

通過并流共沉淀法制備了衍生自類水滑石的CuFeM（M=Mg，Zn）系列催化劑。將Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O和M(NO3)2·6H2O按n(Cu):n(Fe):n(M) =0.1:1.0:2.0溶于蒸餾水中，配制成c(Cu2+) +c(Fe3+) +c(M2+) =1.0 mol/L的混合溶液A1；以NaOH和Na2CO3的混合溶液（c(NaOH) =1.5 mol/L，c(Na2CO3) =2c(Fe3+)）作為沉淀劑B1。在室溫攪拌下將A1、B1兩種溶液用蠕動泵同時滴加到盛有100 mL蒸餾水的燒杯中，過程中控制pH=9。滴加完畢后繼續攪拌1 h，然后放入80 ℃的烘箱中老化12 h。將老化后的樣品用蒸餾水抽濾洗滌至中性，然后在80 ℃的烘箱中干燥12 h后得到催化劑前驅體。將前驅體在馬弗爐中空氣氣氛下350 ℃焙燒4 h，得到所需要的Cu0.1Fe1Mg2、Cu0.1Fe1Zn2和Cu0.1Fe1Zn1Mg1催化劑，分別簡寫為CuFeMg、CuFeZn和CuFeZnMg，壓片造粒（40～60目）備用。

以CuFeZn催化劑為基礎，通過改變Cu含量制備了CuxFe1Zn2系列催化劑。將Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O按n(Cu):n(Fe):n(Zn) =x:1.0:2.0溶于蒸餾水中，得到溶液A2，依然以NaOH和Na2CO3的混合溶液（c(NaOH) =1.5 mol/L，c(Na2CO3) =2c(Fe3+)）作為沉淀劑B2，后續步驟同CuFeM系列催化劑。最終得到不同Cu含量的Cu0.1Fe1Zn2、Cu0.3Fe1Zn2、Cu0.5Fe1Zn2和Cu0.7Fe1Zn2催化劑。

1.3 催化劑性能評價

催化劑的活性評價在連續性高壓固定床反應裝置上進行。首先將1 mL準備好的催化劑放在不銹鋼反應管中（內徑8 mm），反應管兩端用10～20目的石英砂進行填充固定。反應開始前對催化劑進行預還原：以2 ℃/min的升溫速率升溫至350 ℃，在常壓下用總流速80 mL/min的H2/N2混合氣（V(H2):V(N2) =1:4）將催化劑進行預還原（活化），還原完成后使反應管冷卻至室溫。然后切換為總流速120 mL/min的CO2/H2反應氣體（V(CO2):V(H2) =1:3），以2 ℃/min的升溫速率升溫至310 ℃，在反應壓力4 MPa條件下對催化劑進行活性評價。

反應所產生的尾氣采用低溫冷卻液循環泵進行氣液分離，氣相產物每24 h之內均勻時段檢測3次，液相產物每隔24 h通過集液管收取1次。采用南京伽諾有限公司生產的GC-950N高效氣相色譜儀對CO2+H2反應所生成的所有產物進行分析。CO和CO2等經TDX-01型填充柱分離后由熱導檢測器（TCD）分析測定（柱溫120 ℃）；醇類、烴類以及液相產物經PEG-20M型填充柱分離后由氫火焰離子檢測器（FID）分析測定（柱溫165 ℃）。CO2轉化率及產物選擇性計算公式如下：

式中，XCO2代表CO2的轉化率，%；Si代表組分i的選擇性，%；i為氣相和液相產物中除CO2外的所有含C化合物；nCO2,out為出口氣體中CO2的物質的量，mol；ni,g是出口氣體中物質i的碳原子的物質的量，mol；ni,l是液相中物質i的碳原子的物質的量，mol。

1.4 催化劑表征

X射線衍射（XRD）采用日本理學公司生產的DX-2700型X-ray衍射儀進行測試，輻射源采用Cu靶Kα射線，掃描范圍2θ=5°～85°，掃描速率為8 (°)/min。N2物理吸/脫附分析采用美國康塔公司生產的Quanta Chrome QDS-30型物理吸附儀進行測試，取0.15 g催化劑樣品在200 ℃下脫氣4 h后采用N2吸附法在液氮中進行測定，比表面積采用Brunauer-Emmett-Teller（BET）法計算，孔容、孔徑采用Barret-Joyner-Halenda（BJH）法計算。H2程序升溫還原（H2-TPR）在天津先權生產的TP-5000型吸附儀上進行，將0.05 g催化劑在氦氣中150 ℃下吹掃30 min，溫度降至50 ℃后切換為混合還原氣（5%H2+95%N2），吸附30 min后，以10 ℃/min的速率升溫至800 ℃，最后用熱導檢測器檢測信號。掃描電鏡（SEM）采用Quanta 400FEG型場發射電子顯微鏡進行測試，催化劑表面的元素分布情況采用EDS-mapping來分析。電感耦合等離子體-發射光譜表征（ICP-OES）采用Agilent ICP-OES720型電感耦合等離子光譜儀進行測試，測試前先將樣品加熱至220 ℃進行消解處理，消解后的樣品使用水相濾膜濾出后用蒸餾水定容至25 mL。X射線熒光光譜（XRF）利用Epsilon1型X熒光光譜儀進行測試，測試元素范圍Na～Am，靶材為Ag靶，檢測器為SDD5。X射線光電子能譜（XPS）在賽默飛科技公司生產的ESCALAB 250型光譜儀上進行，輻射源為Al Kα，儀器工作電壓12.5 kV，燈絲電流16 mA，真空度8×10-10Pa，以結合能為284.6 eV的C 1s為標準進行校正。

2 結果與討論

2.1 不同前驅體的CuFeM系列催化劑

2.1.1 活性評價結果分析

表1和表2為催化劑的活性評價結果。CuFeMg和CuFeZnMg催化劑的催化性能較差，產物中CO選擇性分別為69.02%和52.72%，總醇選擇性分別為8.10%和7.36%，且醇產物中絕大部分為甲醇，可能是因為添加Mg后催化劑堿性太強，不利于C2+醇的生成。而CuFeZn催化劑則具有較好的催化性能，總醇選擇性高達31.56%，且醇產物中94%以上為C2+醇，C2+醇的時空收率高達37.22 mg/(mL·h)。

表1 CuFeM系列催化劑的活性評價結果Table 1 Activity evaluation results of CuFeM catalysts

表2 CuFeM系列催化劑的醇分布Table 2 Alcohol distribution of CuFeM catalysts

2.1.2 XRD分析

為了探究催化劑前驅體的結構，對焙燒前的CuFeMg、CuFeZn和CuFeZnMg催化劑前驅體進行了XRD表征，如圖1所示。CuFeMg前驅體在2θ=11.69°、23.36°、34.19°、38.80°、46.17°、59.63°和60.97°處均出現了衍射峰，歸屬于水滑石的特征峰，分別對應水滑石的(003)、(006)、(012)、(015)、(018)、(110)和(113)晶面，可見已成功制備出CuFeMg類水滑石前驅體。而CuFeZn和CuFeZnMg前驅體均未出現類水滑石的特征衍射峰。從文獻[14-16]中得知，Zn2+、Fe3+生成氫氧化物沉淀的pH值相差較大，很難在同一體系中形成類水滑石結構，這可能是CuFeZn和CuFeZnMg前驅體未能形成類水滑石結構的原因。

圖1 CuFeM系列催化劑前驅體的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of CuFeM catalyst precursors

2.1.3 CO2-TPD分析

為了探究催化劑表面的堿性強弱及其分布，對該系列催化劑進行了CO2-TPD表征，如圖2所示。根據脫附溫度的不同定義催化劑的堿性強度，將50～200 ℃、200～400 ℃和400～700 ℃范圍內的CO2脫附峰分別定義為弱堿中心（α）、中強堿中心（β）和強堿中心（γ）。對譜圖進行了分峰擬合，并對不同類型的堿性位占比進行了計算，結果如表3所示。CuFeMg催化劑中存在大量的中強堿和強堿性位，弱堿性位只占16.83%；而CuFeZn催化劑中絕大部分為弱堿性位（71.71%），中強堿和強堿性位占比相對較少；CuFeZnMg催化劑則介于兩者之間。這說明堿金屬Mg的加入會使催化劑中產生大量的強堿中心，而過渡金屬Zn的加入則使催化劑產生大量的弱堿中心。結合催化劑的活性數據推測，中強堿和強堿性位有利于CO和烴的生成，而弱堿性位有利于目標產物C2+醇的生成。

圖2 CuFeM系列催化劑的CO2-TPD譜圖Fig.2 CO2-TPD spectra of CuFeM catalysts

表3 CuFeM系列催化劑堿性位分布Table 3 Basic site distribution of CuFeM catalysts

2.1.4 N2吸/脫附分析

圖3為催化劑反應前后的N2吸/脫附曲線，圖4為催化劑反應前后的孔徑分布。根據國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）分類，反應前所有催化劑均呈現IV型等溫線，說明均為介孔材料，但其回滯環的形狀卻有比較大的差異。CuFeMg催化劑呈現H2(b)型回滯環，說明該催化劑為孔“頸”相對較寬的“墨水瓶”形介孔材料[10]。CuFeZn催化劑呈現H3型回滯環，說明該催化劑為平板狹縫介孔結構。CuFeZnMg催化劑呈現H2(a)型回滯環，說明該催化劑為孔“頸”相對較窄的“墨水瓶”形介孔材料。反應后，所有樣品的回滯環形狀明顯變小，均呈現為H3型回滯環，說明反應后催化劑孔結構發生變化，比表面積大大減小，可能是因為反應過程中孔結構坍塌或者堵塞導致吸附容量變小。

圖3 反應前(a)和反應后(b) CuFeM系列催化劑的N2吸/脫附曲線Fig.3 N2adsorption/desorption isotherms of CuFeM catalysts before (a) and after (b) reaction

圖4 反應前(a)和反應后(b) CuFeM系列催化劑的孔徑分布Fig.4 Pore size distribution of CuFeM catalysts before (a) and after (b) reaction

表4列出了催化劑反應前后的織構參數。反應前，CuFeMg和CuFeZnMg催化劑的比表面積相差不大，均達到160 m2/g以上?？擅黠@看出，CuFeZn催化劑的比表面積和孔容最小，但結合活性評價數據（表1、表2），該催化劑卻擁有最好的催化性能，這說明比表面積和孔容不是影響該系列催化劑催化性能的關鍵因素。反應后，所有催化劑的比表面積、孔容和孔徑均明顯下降，可能是孔結構坍塌或者堵塞導致的，這也是催化劑穩定性不佳的原因之一。

表4 CuFeM系列催化劑反應前后的織構參數Table 4 Texture parameters of CuFeM catalysts before and after reaction

2.1.5 H2-TPR分析表征

圖5為催化劑的H2-TPR結果。催化劑均在100～800 ℃的范圍內出現兩組還原峰，較低溫度的還原峰歸屬為Cu物種的還原（Cu2+→Cu0）；較高溫度的寬峰，歸屬為Fe物種的還原（Fe3O4→FeO→Fe）[17-19]。含有Zn的CuFeZn和CuFeZnMg催化劑中Cu物種的還原峰略微向高溫方向發生偏移，說明Zn的添加使Cu物種較難還原，可能是由于Zn和Cu之間存在一定的相互作用所致，而且添加Zn之后Cu物種還原峰的峰面積和峰形都有不同程度的變化，也充分說明了Cu物種的結合態發生了改變；同時，CuFeZn和CuFeZnMg催化劑中Fe物種的還原峰均向低溫方向發生偏移，特別是CuFeZn催化劑中相應峰發生了較大幅度的移動，這說明Zn的添加使得Fe物種更容易被還原，催化劑中可能會因此產生更多的低價Fe物種，而結合課題組前期的研究結果，低價Fe有利于C2+醇的生成[20]。

圖5 CuFeM系列催化劑的H2-TPR譜圖Fig.5 H2-TPR spectra of CuFeM catalysts

2.2 不同Cu含量的CuxFe1Zn2系列催化劑

在CuFeM系列催化劑中，CuFeZn催化劑顯示出優越的C2+醇合成性能，但CO2轉化率仍然較低，故以CuFeM系列中催化性能最優的CuFeZn三元金屬為基礎，對其進行進一步優化。在本催化體系中，Cu、Fe物種為CO2加氫制低碳醇反應的催化劑的活性中心，其中Cu有利于CO2的吸附和H2的解離，能有效促進CO2轉化[21]，因此，為了進一步提高CO2轉化率和C2+醇選擇性，本文在Cu0.1Fe1Zn2催化劑的基礎上進行了Cu含量的調控，考察Cu含量的變化對催化劑的微觀組成、結構及活性金屬價態等一系列物理化學性質的影響，探索催化劑理化性質與催化性能之間的構效關系，以期得到更佳的CO2加氫制備C2+醇性能。

2.2.1 活性評價結果分析

表5為CuxFe1Zn2系列催化劑的活性結果對比，轉化率和選擇性數據取反應5天活性數據的平均值。隨著Cu含量的增加，CO2轉化率逐漸升高，烴類選擇性逐漸下降，而總醇選擇性呈現先升高后降低的趨勢。Cu0.5Fe1Zn2催化劑的總醇選擇性最高，C2+醇的時空收率也最高，催化性能最好。

表5 CuxFe1Zn2系列催化劑的活性評價結果Table 5 Activity evaluation results of CuxFe1Zn2catalysts

表6為CuxFe1Zn2系列催化劑的醇產物分布情況，該系列催化劑的C2+醇占比均達到90%以上，且絕大部分的醇產物均為乙醇。

表6 CuxFe1Zn2系列催化劑的醇分布Table 6 Alcohol distribution of CuxFe1Zn2catalysts

圖6為CuxFe1Zn2系列催化劑反應120 h內的總醇選擇性隨時間變化。120 h內Cu0.5Fe1Zn2催化劑的總醇選擇性始終最高；Cu0.7Fe1Zn2催化劑的總醇選擇性隨時間下降的最快，穩定性最差，說明Cu含量過高可能會使活性組分在反應過程中發生燒結，最終導致催化劑的穩定性下降。

圖6 CuxFe1Zn2系列催化劑的穩定性評價Fig.6 Stability evaluation of CuxFe1Zn2catalysts

2.2.2 XRD分析

為了探究催化劑反應前后的物種組成，對CuxFe1Zn2系列催化劑進行了XRD表征，如圖7所示。反應前，催化劑中出現了ZnO（PDF No.99―0111）、CuO（PDF No.89―5899）、CuFe2O4（PDF No.77―0010）、Fe3O4（PDF No.89―4319）的衍射峰。反應后，出現了Fe5C2（PDF No.89―7272）的衍射峰，其中C可能來自反應過程中CO2的分解。同時，CuO被還原為Cu（PDF No.89―2838），結合H2-TPR分析結果表明，在H2氣氛350 ℃預還原之后，Cu活性物種主要以低價態形式存在。反應后，催化劑的衍射峰變得窄而尖銳，意味著各物種的結晶度升高，這可能是導致催化劑活性下降的原因之一。

圖7 反應前(a)和反應后(b) CuxFe1Zn2系列催化劑的XRD譜圖Fig.7 XRD patterns of CuxFe1Zn2catalysts before (a) and after (b) reaction

根據謝樂公式計算了催化劑反應后的Cu0(111)晶面的晶粒尺寸，如表7所示。隨著Cu含量的增加，Cu0(111)晶面的晶粒尺寸逐漸增大。據報道[22-23]，這些較大且穩定的Cu顆粒促進了反應物形成乙醇。結合其活性數據推測，Cu物種在表面富集，全面增加了Cu活性位點的數量，從而有助于C2+醇的生成。Cu0.7Fe1Zn2催化劑的Cu0(111)晶面的晶粒尺寸最大，但其總醇選擇性和C2+醇的時空收率卻最低，說明最佳的Cu晶粒尺寸有一定范圍，并不是越大越好。

表7 CuxFe1Zn2系列催化劑Cu0(111)晶面的晶粒尺寸Table 7 Grain sizes of Cu0(111) crystal plane of CuxFe1Zn2catalysts

2.2.3 H2-TPR分析

圖8為CuxFe1Zn2系列催化劑的H2-TPR譜圖。4種催化劑均顯示有兩組還原峰，分別歸屬為Cu物種的還原峰和Fe物種的還原峰。隨著Cu含量的增加，Cu的還原峰面積逐漸增大，說明可還原性Cu物種逐漸增多。此外，Fe物種的還原峰逐漸向低溫方向發生偏移，表明隨著Cu活性物種的增加，Cu、Fe物種相互作用的幾率增大，相互作用力增強，導致Fe物種更容易被還原，因而有更多的低價Fe物種產生。

圖8 CuxFe1Zn2系列催化劑的H2-TPR譜圖Fig.8 H2-TPR spectra of CuxFe1Zn2catalysts

2.2.4 XPS分析

圖9(a)為反應后催化劑的Fe 2p XPS譜圖，結合能約為711 eV和725 eV處的兩個峰分別對應于Fe 2p3/2和Fe 2p1/2。

圖9 反應后CuxFe1Zn2系列催化劑的Fe 2p XPS光譜(a)和Fe 2p3/2分峰擬合圖(b)Fig.9 Fe 2p XPS spectra of CuxFe1Zn2catalysts after reaction (a) and peak fitting spectra of Fe 2p3/2(b)

將Fe 2p3/2分峰擬合成以710.6 eV和712.9 eV為中心的兩個峰（圖9(b)），分別歸屬為Fe2+和Fe3+物種[24]。703.8 eV處的弱峰歸屬為Fe5C2物種[25-26]，進一步證實了Fe3O4、CuFe2O4和Fe5C2不同Fe物種的共存，這與XRD表征結果一致。不同Fe物種的積分峰面積占比如表8所示。低價Fe（Fe5C2和Fe2+）的占比先增大后減少，在Cu0.5Fe1Zn2催化劑中達到最大，這與H2-TPR表征結果中Cu的增加使Fe物種更容易被還原保持一致。而較高比例的低價Fe有利于醇類，尤其是C2+醇的形成，這可能是影響該系列催化劑性能的關鍵因素，此結論與本課題組前期的研究結果一致[20]。

表8 反應后CuxFe1Zn2系列催化劑中Fe 2p3/2積分峰面積占比Table 8 Proportion of integral peak area of Fe 2p3/2in CuxFe1Zn2catalysts after reaction

2.2.5 SEM和EDS-mapping分析

對催化性能最好的Cu0.5Fe1Zn2催化劑進行了SEM和EDS-mapping表征，結果如圖10所示。從圖10(a)和圖10(b)可以看出，催化劑呈現為大小均勻的球狀納米顆粒。從圖10(c)～圖10(f)可以看出，各個元素均勻分布，沒有發生團聚現象，這可能是該催化劑活性較好的原因之一。

圖10 Cu0.5Fe1Zn2催化劑的SEM照片（(a)～(b)）和EDS-mapping元素分布圖（(c)～(f)）Fig.10 SEM photos ((a)～(b)) and EDS-mapping digrams ((c)～(f)) of Cu0.5Fe1Zn2catalysts

2.2.6 元素成分分析表征

為了探究催化劑中活性金屬的實際含量和比例，對Cu0.5Fe1Zn2催化劑進行了XRF和ICP測試，如表9所示。經過計算，XRF與ICP測試結果均接近n(Cu):n(Fe):n(Zn) =0.5:1.0:1.8。已知XRF測試是一種近表層的分析方法，檢測深度達到幾十微米，而ICP測試可以檢測催化劑體相的金屬含量，兩者的檢測結果保持一致，說明催化劑近表面的各金屬含量與體相的含量一致，活性金屬在整個催化劑體系中均勻分布。

表9 Cu0.5Fe1Zn2催化劑的XRF和ICP測試結果Table 9 XRF and ICP test results of Cu0.5Fe1Zn2catalysts

3 結論

本文用類水滑石的制備方法制備了CuFeM系列催化劑的前驅體，考察了前驅體結構、催化劑堿性強弱和Cu含量對催化劑組成、形貌及低價Fe物種含量的影響，并關聯了其在CO2加氫制備C2+醇中的構效關系，得出以下結論。

（1）由類水滑石前驅物焙燒生成的CuFeMg催化劑，產物中總醇選擇性只有8.10%，且主要為甲醇，C2+醇占比只有35.40%；相反，CuFeZn催化劑的前驅體雖然不具有類水滑石結構，但由其衍生而來的復合金屬氧化物催化劑卻展示出良好的催化性能（總醇選擇性為31.56%，總醇中C2+醇占比為94.01%），這說明類水滑石前驅體結構不是影響該反應的關鍵因素。而催化劑表面堿性強度對CO2加氫活性有顯著影響，弱堿性位有利于目標產物C2+醇的生成，中強和強堿性位有利于CO和烴的生成。

（2）Cu活性物種有利于活化H2和CO2，能在一定程度上抑制烴類的生成。適當提高Cu含量可以有效提高總醇的選擇性和C2+醇的時空收率，但Cu含量過高會導致催化劑的穩定性下降，不利于C2+醇的生成。當n(Cu):n(Fe):n(Zn) =0.5:1.0:2.0時催化劑中各元素分布均勻，活性金屬相互作用，低價Fe含量較高，從而展現出良好的催化性能（總醇選擇性為37.78%，C2+醇的時空收率為46.08 mg/(mL·h)）。反應后，催化劑中各物種的結晶度升高，晶粒發生聚集，比表面積、孔容和孔徑均大幅度減小。