天津大学的CO2加氢制甲醇催化剂Pt/In2O3-ZrO2研究获进展

近日，天津大学的研究团队通过引入ZrO2修饰In2O3氧空位位点与负载金属位点的电子结构，实现了Pt/In2O3-ZrO2催化剂在CO2加氢合成甲醇反应中的高活性与高CO耐受性。相关研究成果发表于《应用催化B：环境》。

In2O3基催化剂因其对CO2加氢制甲醇的高选择性而受到关注，引入金属位点能改善In2O3催化剂的H2活化与加氢能力，实现高催化活性，但该反应通常在高温下进行，逆水煤气变换副反应是吸热反应，会产生CO；CO2加氢的工业原料气通常也含有CO。CO的存在会导致In2O3过度还原，此外CO在负载金属位点上的强吸附会抑制H2的活化导致失活。因此，开发具有更强CO耐受性的In2O3负载金属催化剂具有重要意义。

负载型Pt催化剂在CO存在下对CO2加氢制甲醇反应没有活性。研究团队通过共沉淀法制备In2O3-ZrO2载体，通过沉积-沉淀法合成Pt/In2O3-ZrO2催化剂，将ZrO2添加到Pt/In2O3催化剂中，实现了高含量CO存在下的CO2加氢制甲醇的高活性与高稳定性。

表征结果显示，ZrO2的引入使得Pt和In2O3-ZrO2固溶体载体间发生更强的电子转移，能有效降低负载金属位点的CO吸附，抑制Pt位点的CO中毒，修饰In2O3的氧空位位点，形成In-Ov-Zr活性位点，抑制In2O3的过度还原并调变CO2活化与加氢路径，倾向于通过甲酸盐路线合成甲醇，反应路径为CO2*→HCOO*→H2COO*→H2CO*→H3CO*→H3COH*，提升Pt/In2O3催化剂在含CO原料气中的稳定性与活性。

催化活性测试结果显示，引入ZrO2后，在原料气含有4% CO的条件下，Pt/In2O3-ZrO2催化剂运行50 h后，依旧能维持93.8%的初始活性，而Pt/In2O3催化剂在运行10 h后，就已失活近15%。ZrO2的加入显著提升了催化剂在含CO原料气中的稳定性。

该研究为调控In2O3氧空位与负载金属位点电子结构提供理论与试验依据，为构筑具有高CO耐受性的高活性In2O3负载金属催化剂提供思路。

[中国石化有机原料科技情报中心站供稿]