新加坡國立大學(xué)的CO2加氫制甲醇催化劑研究獲進(jìn)展

新加坡國立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出一種從單一固態(tài)前軀體制備Cu-ZnO催化劑的合成方法，以組分可調(diào)的金屬-有機(jī)硅酸鹽納米線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為催化劑前軀體，制備出多孔硅納米線負(fù)載的Cu-ZnO納米催化劑。該催化劑用于CO2加氫制甲醇，在反應(yīng)壓力3 MPa、反應(yīng)溫度200～280 ℃的條件下，甲醇產(chǎn)率和選擇性超過Cu/ZnO/Al2O3等傳統(tǒng)工業(yè)催化劑。相關(guān)研究成果發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)·催化》雜志。

CO2加氫制甲醇是最具工業(yè)化應(yīng)用前景的技術(shù)之一。由于合成氣生產(chǎn)甲醇過程中的副產(chǎn)物水造成Cu顆粒燒結(jié)導(dǎo)致催化活性降低，穩(wěn)定性差；基于金屬Cu的高度反向水煤氣變換(RWGS)反應(yīng)產(chǎn)生大量CO副產(chǎn)物，也降低了催化選擇性；傳統(tǒng)工業(yè)催化劑Cu/ZnO/Al2O3在CO2加氫制甲醇中的應(yīng)用受到影響，且傳統(tǒng)Cu-ZnO催化劑的制備多采用共沉淀法或初濕浸漬法， Cu-ZnO納米顆粒的形貌、組分可控性低。

該研究團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)合成過程，精確控制活性催化成分，獲得的催化劑擁有較小粒徑的Cu納米顆粒，以及比鄰相依的金屬Cu和ZnO。在反應(yīng)條件下可進(jìn)一步產(chǎn)生有利的強(qiáng)金屬-載體相互作用，多孔硅載體則有利于限制Cu納米顆粒生長以及提供高度可及性。

該研究中金屬-有機(jī)硅酸鹽固態(tài)前軀體促進(jìn)了金屬離子高度分散與混合，有望為其他組分催化劑的合成提供借鑒。