大化所CO2制甲醇Cd/TiO2催化剂研究获进展

近日，中科院大连化学物理研究所和荷兰代尔夫特理工大学合作开发一种全新的Cd/TiO2催化剂，可应用于CO2加氢制甲醇反应中，CO2转化率达15.8%，甲醇选择性达81%，甲烷选择性控制在0.7%以下。并利用密度泛函理论计算结合微观动力学模型，对Cd/TiO2界面处CO2加氢反应的机理和动力学开展研究。

目前CO2加氢制甲醇催化剂研究多基于CuZnO组分，但该类催化剂上副反应逆水煤气变换反应难以抑制，且易中毒失活。近年来，该领域研究工作聚焦到开发新催化剂体系上，如ZnO-ZrO2固溶体催化剂可避免上述问题，但该催化体系反应活性有待进一步提高。In2O3、MoS2等催化剂又存在活性低或副产物甲烷含量高等缺点。开发高效CO2加氢制甲醇催化剂新体系则是研究的热点和重点。

研究团队通过研究CdO组分对固溶体催化剂催化性能的影响，发现CdO与TiO2在CO2加氢制甲醇中表现出独特的协同作用。

对比TiO2基和Cd基系列催化剂的CO2加氢制甲醇性能表明，随着Cd含量的增加，Cd/TiO2催化剂上CO2转化率和甲醇选择性均呈现增加趋势，当Cd质量分数达到3.5%时出现极大值，当Cd含量进一步增加CO2转化率和甲醇选择性变化不明显或略微降低。

不同Cd质量分数的Cd/TiO2催化剂表现出不同的活性位结构。新鲜催化剂时，当Cd质量分数低于5%时，Cd物种以高分散形式存在；当Cd质量分数高于5%时，Cd物种以CdO或CdTiO3形式存在。对于还原后的催化剂，当Cd质量分数较低时，如0.35% Cd/TiO2催化剂中Cd物种主要以单位点形式存在，3.5% Cd/TiO2催化剂中Cd物种主要以团簇形式存在，7% Cd/TiO2催化剂中Cd物种则以单位点、团簇及纳米颗粒共存状态存在。