中國石油大學的CO2加氫制甲醇CeZrOx催化劑研究獲進展

近日，中國石油大學(北京)和沙特阿卜杜拉國王科技大學研究團隊利用樹枝狀二氧化硅材料為硬模板，采用溶劑揮發(fā)誘導自主裝方法合成和探究了樹枝狀介孔CeZrOx負載型催化劑在CO2加氫制甲醇反應中催化劑結構和反應性能的關系。相關研究成果發(fā)表于《膠體與界面科學》雜志。

Cu基催化劑在CO2加氫制甲醇生產(chǎn)中受到廣泛關注。然而低溫加氫反應中，Cu基催化劑活性不高，且在甲醇生產(chǎn)中由于副產(chǎn)物水的存在會造成Cu的氧化以及聚集，從而導致催化劑失活。熱催化CO2加氫制甲醇反應中高CO2轉化率與甲醇高選擇性至關重要。

研究團隊制備了樹枝狀介孔CeZrOx負載型催化劑，用于CO2加氫制甲醇反應。

研究團隊通過多種表征方法探究了不同Ce/Zr摩爾比例的CeZrOx在CO2加氫制甲醇中的結構變化。試驗研究表明，PdCu/Ce0.3Zr0.7O2催化劑具有規(guī)整的樹枝狀結構，有利于反應物和產(chǎn)物在孔道中擴散，具有較高的CO2吸附活化中心及氫解離活性位，因此具有高活性、高選擇性以及高穩(wěn)定性。

經(jīng)預還原后，該催化劑在CO2加氫反應中的CO2轉化率和甲醇收率均隨著溫度、反應壓力升高而升高，隨著空速升高而下降。在CO2/H2摩爾比為1/3、溫度為300 ℃、壓力為6.0 MPa和空速為3 600 mL/(g·h)的反應條件下，CO2轉化率最高達25.5%，甲醇收率為6.4%。

通過密度泛函理論(DFT)計算，發(fā)現(xiàn)甲酸和甲氧基路徑對甲醇收率提高具有重要作用。