天津大學的CO2加氫制甲醇催化劑Pt/In2O3-ZrO2研究獲進展

近日，天津大學的研究團隊通過引入ZrO2修飾In2O3氧空位位點與負載金屬位點的電子結構，實現了Pt/In2O3-ZrO2催化劑在CO2加氫合成甲醇反應中的高活性與高CO耐受性。相關研究成果發表于《應用催化B：環境》。

In2O3基催化劑因其對CO2加氫制甲醇的高選擇性而受到關注，引入金屬位點能改善In2O3催化劑的H2活化與加氫能力，實現高催化活性，但該反應通常在高溫下進行，逆水煤氣變換副反應是吸熱反應，會產生CO；CO2加氫的工業原料氣通常也含有CO。CO的存在會導致In2O3過度還原，此外CO在負載金屬位點上的強吸附會抑制H2的活化導致失活。因此，開發具有更強CO耐受性的In2O3負載金屬催化劑具有重要意義。

負載型Pt催化劑在CO存在下對CO2加氫制甲醇反應沒有活性。研究團隊通過共沉淀法制備In2O3-ZrO2載體，通過沉積-沉淀法合成Pt/In2O3-ZrO2催化劑，將ZrO2添加到Pt/In2O3催化劑中，實現了高含量CO存在下的CO2加氫制甲醇的高活性與高穩定性。

表征結果顯示，ZrO2的引入使得Pt和In2O3-ZrO2固溶體載體間發生更強的電子轉移，能有效降低負載金屬位點的CO吸附，抑制Pt位點的CO中毒，修飾In2O3的氧空位位點，形成In-Ov-Zr活性位點，抑制In2O3的過度還原并調變CO2活化與加氫路徑，傾向于通過甲酸鹽路線合成甲醇，反應路徑為CO2*→HCOO*→H2COO*→H2CO*→H3CO*→H3COH*，提升Pt/In2O3催化劑在含CO原料氣中的穩定性與活性。

催化活性測試結果顯示，引入ZrO2后，在原料氣含有4% CO的條件下，Pt/In2O3-ZrO2催化劑運行50 h后，依舊能維持93.8%的初始活性，而Pt/In2O3催化劑在運行10 h后，就已失活近15%。ZrO2的加入顯著提升了催化劑在含CO原料氣中的穩定性。

該研究為調控In2O3氧空位與負載金屬位點電子結構提供理論與試驗依據，為構筑具有高CO耐受性的高活性In2O3負載金屬催化劑提供思路。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]