甲酸（HCOOH）的工业合成是采用在强碱催化剂存在下，甲醇羰基化成甲酸甲酯，然后水解的两步法。无碱CO₂加氢直接生成HCOOH可以使产品回收过程简单化，而不会形成甲酸盐-碱加合物。然而，人们需要克服稳定的CO₂分子加氢动力学和热力学势垒。

近日，韩国蔚山科学技术院Jae Sung Lee报道了采用复合微波退火法（HMA）热解尿素制备了石墨化氮化碳（g-C₃N₄）负载的Pd催化剂用于无碱条件下CO₂直接加氢制HCOOH。

文章要点

1）由于在极短的时间（<5 min）内的高退火温度（>900 ℃），导致HMA制备的碎裂的C₃N₄薄片沿其边缘具有丰富的缺陷。C₃N₄的酸处理进一步减小了其晶粒尺寸，形成了更多的缺陷位点来锚定小尺寸Pd纳米颗粒。与常规炉退火（550 ℃，4 h）制得的C₃N₄相比，改性后的C₃N₄具有丰富的CO₂吸附位点。

2）实验结果显示，缺陷型C3N4负载的Pd催化剂在钯时间产率（PTY）和周转频率（TOF）方面均表现出了迄今为止所报道的无碱CO₂直接加氢制HCOOH的基准性能。

3）优异的性能得益于细小的Pd纳米颗粒与缺陷型C₃N₄薄片边缘附近丰富的缺陷位点具有的大量CO₂之间的相互作用。

参考文献

E. Hyup Kim, Y. Han Choi, M. Hee Lee, J. Kim, H. Bin Kim, K. Young Kim, E. Cheol Ra, J. Hyeong Lee, J. Sung Lee, Base-free CO₂ hydrogenation to formic acid over Pd supported on defective carbon nitride modified by microwave and acid treatments, Journal of Catalysis (2021),

DOI：10.1016/j.jcat.2021.03.016

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.03.016