天津大學(xué)的CO2加氫制甲醇催化劑Pt/In2O3-ZrO2研究獲進(jìn)展

近日，天津大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入ZrO2修飾In2O3氧空位位點(diǎn)與負(fù)載金屬位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了Pt/In2O3-ZrO2催化劑在CO2加氫合成甲醇反應(yīng)中的高活性與高CO耐受性。相關(guān)研究成果發(fā)表于《應(yīng)用催化B：環(huán)境》。

In2O3基催化劑因其對(duì)CO2加氫制甲醇的高選擇性而受到關(guān)注，引入金屬位點(diǎn)能改善In2O3催化劑的H2活化與加氫能力，實(shí)現(xiàn)高催化活性，但該反應(yīng)通常在高溫下進(jìn)行，逆水煤氣變換副反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生CO；CO2加氫的工業(yè)原料氣通常也含有CO。CO的存在會(huì)導(dǎo)致In2O3過(guò)度還原，此外CO在負(fù)載金屬位點(diǎn)上的強(qiáng)吸附會(huì)抑制H2的活化導(dǎo)致失活。因此，開(kāi)發(fā)具有更強(qiáng)CO耐受性的In2O3負(fù)載金屬催化劑具有重要意義。

負(fù)載型Pt催化劑在CO存在下對(duì)CO2加氫制甲醇反應(yīng)沒(méi)有活性。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)共沉淀法制備In2O3-ZrO2載體，通過(guò)沉積-沉淀法合成Pt/In2O3-ZrO2催化劑，將ZrO2添加到Pt/In2O3催化劑中，實(shí)現(xiàn)了高含量CO存在下的CO2加氫制甲醇的高活性與高穩(wěn)定性。

表征結(jié)果顯示，ZrO2的引入使得Pt和In2O3-ZrO2固溶體載體間發(fā)生更強(qiáng)的電子轉(zhuǎn)移，能有效降低負(fù)載金屬位點(diǎn)的CO吸附，抑制Pt位點(diǎn)的CO中毒，修飾In2O3的氧空位位點(diǎn)，形成In-Ov-Zr活性位點(diǎn)，抑制In2O3的過(guò)度還原并調(diào)變CO2活化與加氫路徑，傾向于通過(guò)甲酸鹽路線合成甲醇，反應(yīng)路徑為CO2*→HCOO*→H2COO*→H2CO*→H3CO*→H3COH*，提升Pt/In2O3催化劑在含CO原料氣中的穩(wěn)定性與活性。

催化活性測(cè)試結(jié)果顯示，引入ZrO2后，在原料氣含有4% CO的條件下，Pt/In2O3-ZrO2催化劑運(yùn)行50 h后，依舊能維持93.8%的初始活性，而Pt/In2O3催化劑在運(yùn)行10 h后，就已失活近15%。ZrO2的加入顯著提升了催化劑在含CO原料氣中的穩(wěn)定性。

該研究為調(diào)控In2O3氧空位與負(fù)載金屬位點(diǎn)電子結(jié)構(gòu)提供理論與試驗(yàn)依據(jù)，為構(gòu)筑具有高CO耐受性的高活性In2O3負(fù)載金屬催化劑提供思路。

[中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿]