CO₂的有效利用及其向高附加值化学品的转化是缓解大量人为CO₂排放引起的环境问题的有效途径。尽管In₂O₃/Pd已被用作CO₂加氢制甲醇的有效催化剂，但由于In₂O₃表面形貌的影响，人们对Pd与In₂O₃之间金属间的−载体相互作用(SMSi)所产生的电子效应知之甚少。

近日，厦门大学黄加乐副教授，华侨大学詹国武教授报道了以MIL-68(In)纳米棒为模板，制备了空心In₂O₃纳米管(h-In₂O₃)，以及用于CO₂加氢合成甲醇的负载型Pd催化剂。

文章要点

1）在h-In₂O₃上负载Pd的性能远高于在其它形貌的In₂O₃，在3 MPa和295 °C下100 h后，CO₂转化率几乎没有变化，CO₂转化率为10.5%，甲醇选择性为72.4%，甲醇时空产率为0.53 g_MeOH h⁻¹ g_cat⁻¹。

2）进一步的表征结果显示，In₂O₃表面Pd物种的不同电子性质可以通过不同的合成条件进行微调，从而获得高活性和高稳定性。由于In₂O₃的表面化学结构不同，h-In₂O₃/Pd催化剂中Pd²⁺的摩尔分数达到67.6%，是In₂O₃@Pd催化剂(21.3%)的3.2倍。

3）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Pd向弯曲的In₂O₃(222)表面提供了比原始表面更多的电子，而Pd²⁺对H₂吸附和表面氧空位的形成起到关键作用。

该研究工作表明，控制In₂O₃的形貌可以改变Pd的电子性质和Pd与In₂O₃之间的SMSi，这是其高催化性能的根源。

Zhongjie Cai, et al, Pd Supported on MIL-68(In)-Derived In₂O₃  Nanotubes as Superior Catalysts to Boost CO₂ Hydrogenation to Methanol, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03372

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03372