二氧化碳有望高效制备甲醇

二氧化碳有望高效制备甲醇

美国能源部(DOE)布鲁克黑文国家实验室科学家2014年8月1日宣布，其与塞维利亚大学(西班牙)和委内瑞拉中央大学科研人员合作研究，发现了一种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系——铜—铈界面组合。新催化剂体系将CO2转化为甲醇的速度比纯铜微粒快1000倍， 比目前工业使用的常见的铜/氧化锌催化剂快近90倍。

CO2活化及其加氢成醇类或其他烃类化合物是循环利用CO2的一种重要途径。但这是一个具有挑战性的任务，因为存在与二氧化碳化学惰性相关的困难。通常应用于CO2化学活化的纯金属和双金属体系的催化活性较低，而新催化体系的活性明显高于目前使用的其他催化剂。最近的研究已经确定CO2激活和甲醇的合成可借助于Cu/ZnO/Al2O3工业催化剂的活性中心。铜单独与CO2的相互作用是很差的，必须与锌构成合金，才能使转化为甲醇的反应更好更快。

联合研究团队此次对CO2活化给出了完全不同类型的实验和理论依据：这就是铜—铈界面，它对甲醇合成具有高度活性。金属和氧化物中心在铜—铈界面上的组合为CO2转化为甲醇提供了有利的反应途径，而不是借助于Cu-Zn合金。联合研究团队探索了铜和二氧化铈纳米颗粒组成的催化剂，有时也混以二氧化钛。

这些研究表明，催化剂的金属组分不能单独执行用于甲醇生产所必需的所有化学步骤。最有效的捆绑和激活CO2发生在氧化铈/铜催化体系中金属和氧化物纳米颗粒之间的界面上。研究人员指出，用于该化学转化的关键活性中心涉及来自铜和氧化物相的原子。

研究人员认为，他们的研究说明了甲醇合成可通过适当调整催化剂中金属—氧化物界面的属性而获得。这是一个非常有趣的步骤，对于设计活性催化剂以应用于合成醇类和相关的分子创建了一个新的策略。