单斜氧化锆作为一种载体，已被发现能够大幅度提高氧化铟的活性，用于CO₂加氢制甲醇。近日，苏黎世联邦理工学院的Javier Pérez-Ramírez和Cecilia Mondelli等人合作对电子，几何和界面现象与氧化锆在氧化铟催化CO₂加氢制甲醇中的特殊作用进行了研究。通过共沉淀法生成的混合In-Zr氧化物并不能提高性能，电子参数的主要作用除外。因为即使是1mol %的铟也能稳定氧化锆的亚稳态四方相，因此可以在浸渍固体中探索其晶体结构的相关性。正方型和单斜型ZrO₂都允许In₂O₃的外延生长，但更明显的晶格不匹配导致氧化物在第二相上的分散度更低(在载体上以亚纳米岛的形式观察到)，并产生更大的张力。后者仅在该体系中引发了氧空位的过剩，这与其显著增强的铟比活性是一致的。因此，沉积合成方法对揭示单斜氧化锆的作用至关重要。根据动力学分析,与氧化铝或氧化铈负载In₂O₃相比，单斜ZrO₂基催化剂也可以更好地活化两种反应物，可能是因为载体In₂O₃上氧空位的优越性质和氧化锆通过自身的氧空位对二氧化碳活化的直接贡献。阐明相界上活性位点的性质和氧化锆缺陷化学的影响是未来研究的重点，以进一步阐明该催化体系的界面效应。

Matthias S. Frei; Cecilia Mondelli; Alessia Cesarini; Frank Krumeich; Roland Hauert; Joseph A Stewart; Daniel Curulla Ferre; Javier Pérez-Ramírez. Role of Zirconia in Indium Oxide-Catalyzed CO2 Hydrogenation to Methanol. ACS Catalysis, 2019.

DOI: 10.1021/acscatal.9b03305

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b03305