大化所CO2制甲醇Cd/TiO2催化劑研究獲進展

近日，中科院大連化學物理研究所和荷蘭代爾夫特理工大學合作開發一種全新的Cd/TiO2催化劑，可應用于CO2加氫制甲醇反應中，CO2轉化率達15.8%，甲醇選擇性達81%，甲烷選擇性控制在0.7%以下。并利用密度泛函理論計算結合微觀動力學模型，對Cd/TiO2界面處CO2加氫反應的機理和動力學開展研究。

目前CO2加氫制甲醇催化劑研究多基于CuZnO組分，但該類催化劑上副反應逆水煤氣變換反應難以抑制，且易中毒失活。近年來，該領域研究工作聚焦到開發新催化劑體系上，如ZnO-ZrO2固溶體催化劑可避免上述問題，但該催化體系反應活性有待進一步提高。In2O3、MoS2等催化劑又存在活性低或副產物甲烷含量高等缺點。開發高效CO2加氫制甲醇催化劑新體系則是研究的熱點和重點。

研究團隊通過研究CdO組分對固溶體催化劑催化性能的影響，發現CdO與TiO2在CO2加氫制甲醇中表現出獨特的協同作用。

對比TiO2基和Cd基系列催化劑的CO2加氫制甲醇性能表明，隨著Cd含量的增加，Cd/TiO2催化劑上CO2轉化率和甲醇選擇性均呈現增加趨勢，當Cd質量分數達到3.5%時出現極大值，當Cd含量進一步增加CO2轉化率和甲醇選擇性變化不明顯或略微降低。

不同Cd質量分數的Cd/TiO2催化劑表現出不同的活性位結構。新鮮催化劑時，當Cd質量分數低于5%時，Cd物種以高分散形式存在；當Cd質量分數高于5%時，Cd物種以CdO或CdTiO3形式存在。對于還原后的催化劑，當Cd質量分數較低時，如0.35% Cd/TiO2催化劑中Cd物種主要以單位點形式存在，3.5% Cd/TiO2催化劑中Cd物種主要以團簇形式存在，7% Cd/TiO2催化劑中Cd物種則以單位點、團簇及納米顆粒共存狀態存在。