中国石油大学的CO2加氢制甲醇CeZrOx催化剂研究获进展

近日，中国石油大学(北京)和沙特阿卜杜拉国王科技大学研究团队利用树枝状二氧化硅材料为硬模板，采用溶剂挥发诱导自主装方法合成和探究了树枝状介孔CeZrOx负载型催化剂在CO2加氢制甲醇反应中催化剂结构和反应性能的关系。相关研究成果发表于《胶体与界面科学》杂志。

Cu基催化剂在CO2加氢制甲醇生产中受到广泛关注。然而低温加氢反应中，Cu基催化剂活性不高，且在甲醇生产中由于副产物水的存在会造成Cu的氧化以及聚集，从而导致催化剂失活。热催化CO2加氢制甲醇反应中高CO2转化率与甲醇高选择性至关重要。

研究团队制备了树枝状介孔CeZrOx负载型催化剂，用于CO2加氢制甲醇反应。

研究团队通过多种表征方法探究了不同Ce/Zr摩尔比例的CeZrOx在CO2加氢制甲醇中的结构变化。试验研究表明，PdCu/Ce0.3Zr0.7O2催化剂具有规整的树枝状结构，有利于反应物和产物在孔道中扩散，具有较高的CO2吸附活化中心及氢解离活性位，因此具有高活性、高选择性以及高稳定性。

经预还原后，该催化剂在CO2加氢反应中的CO2转化率和甲醇收率均随着温度、反应压力升高而升高，随着空速升高而下降。在CO2/H2摩尔比为1/3、温度为300 ℃、压力为6.0 MPa和空速为3 600 mL/(g·h)的反应条件下，CO2转化率最高达25.5%，甲醇收率为6.4%。

通过密度泛函理论(DFT)计算，发现甲酸和甲氧基路径对甲醇收率提高具有重要作用。