将CO2加氢成甲醇是碳捕获和利用的一种有前途的方法。然而通过将CO2转化为甲醇来减少CO2排放,有两个主要障碍需要克服。首先,应使用可再生能源而不是化石资源来生产氢气;其次,需要开发用于将CO2选择性加氢成甲醇的高效催化剂。尽管与Cu/ZnO/Al2O3催化剂相比,In2O3催化剂显示出更高的甲醇选择性,但其活性相对较低。
有鉴于此,中科院大连化物所李灿院士报道了通过引入少量的Pt可以显著提高In2O3催化剂的甲醇选择性。
文章要点
1)实验结果表明,在220 ℃时,甲醇的选择性可以从72.2%(In2O3)增加到91.1%(0.58 wt.%Pt/In2O3)。
2)在CO2加氢过程中,部分带正电荷的Pt物种被还原并烧结,形成Pt纳米颗粒,而另一些保持原子分散,带正电荷的状态。
3)原子分散的Ptn+物种和形成的Pt纳米颗粒均对H2的活化具有活性,并有助于产生更多的氧空位,CO2在氧空位上被激活。同时,在反应条件下稳定的原子分散的Ptn+物种充当路易斯酸位点,以促进H2的杂化解离并有助于甲醇的形成,而Pt纳米颗粒则主要促进RWGS反应。
Zhe Han, et al, Atomically dispersed Ptn+ species as highly active sites in Pt/In2O3 catalysts for methanol synthesis from CO2 hydrogenation, Journal of Catalysis (2020)
DOI: 10.1016/j.jcat.2020.06.018
https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.06.018