用于氢与一氧化碳和二氧化碳（合成气）转化为甲醇的多相催化反应已有近100年的历史，同时，标准的甲醇催化剂Cu/ZnO/Al₂O₃的使用已有50多年的历史。尽管如此，金属CuO粒子（界面位置）上的Zn物种的性质仍有很大争议。

近日，德国波鸿鲁尔大学Martin Muhler报道了为了确定与CuO紧密接触的Zn物种的正电荷，开发了一种表面敏感的操作方法，该方法允许将选择性可逆毒物作为探针分子（例如NH₃）注入合成气进料中。通过使用该高压脉冲单元（HPPU），确定了在工业上相关的条件下，Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的活性位点的性质。

文章要点

1）研究人员在高于200 °C和60 bar的条件下，使用含CO/CO₂的合成气在工业Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂上进行了常规甲醇合成。以此研究了NH₃和不同类型甲胺的可逆中毒机理，并根据一定时间内未生成的甲醇定义了相应的抑制强度。

2）与胺的可逆中毒实验同时进行，研究人员将乙烯共进料到合成气混合物中，然后将其快速氢化成乙烷，研究了NO的可逆中毒机理，并将合成气混合物从CO₂变为无CO气体混合物，实验结果清楚地证实了甲醇合成催化剂既暴露了高活性的Cu⁰-Zn^δ+中心，又暴露了金属Cu⁰活性中心。

3）针对甲醇合成中活性中心的争论，研究人员对所得结果进行了分析，结果表明反应条件的选择和运行时间（TOS）控制着催化剂表面的结构。

Laudenschleger, D., Ruland, H. & Muhler, M. Identifying the nature of the active sites in methanol synthesis over Cu/ZnO/Al2O3 catalysts. Nat Commun 11, 3898 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-17631-5

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17631-5