CO₂还原制备甲醇的催化剂通常面临着选择性低、长期稳定性较差等缺点。目前工业中用于合成气（含有少许CO₂）转化制备甲醇的三元催化剂Cu-ZnO-Al₂O₃同样存在反应选择性低、长期稳定性差等缺点。In₂O₃目前被发现能够在CO₂加氢反应过程中具有较高的选择性、催化剂能够长期稳定，而且当担载于ZrO₂基底上，产物中甲醇的选择性达到接近100 %。以往的研究中对ZrO₂起到的重要作用进行理解，发现ZrO₂基底导致担载催化剂In₂O₃产生拉伸应力，因此促进形成氧缺陷位点。

有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Christoph R. Müller、Alexey Fedorov、Paula M Abdala等最近在ACS Catalysis上报道了operando X射线吸收方法对300 ℃ 20 bar条件In₂O₃/m-ZrO₂催化剂在CO₂加氢合成甲醇反应进行表征，揭示了ZrO₂基底对改善In₂O₃催化剂结构、催化活性改善的重要作用。自然催化编辑Marçal Capdevila-Cortada对此研究工作进行亮点报道。

本文要点：

（1）

ZrO₂基底作用。该催化剂中均匀分布在单斜结构ZrO₂的In位点平均氧化态为+2.3，催化活性位点结构为In-V_o-Zr，该催化活性位点能够被还原性较弱的ZrO₂基底所稳定，从而避免In过渡还原为In^o，形成原子分散度的In²⁺/In³⁺位点。对比而言，在无定形ZrO₂基底、四方ZrO₂基底上无法稳定化学价高于+2的In物种，导致催化活性较低。

（2）

意义。通过本文发现结果，为优化催化剂提供了新见解。在广泛制备催化剂的过程中，这种固溶体形成的过程是否为普遍性过程？

参考文献

Capdevila-Cortada, M. A solid solution. Nat Catal 3, 685 (2020).

DOI: 10.1038/s41929-020-00517-6

https://www.nature.com/articles/s41929-020-00517-6

Athanasia Tsoukalou, Paula M Abdala*, Andac Armutlulu, Elena Willinger, Alexey Fedorov*, and Christoph R. Müller*, Operando X-ray Absorption Spectroscopy Identifies a Monoclinic ZrO₂:In Solid Solution as the Active Phase for the Hydrogenation of CO₂ to Methanol, ACS Catal. 2020, 10, 17, 10060–10067

DOI: 10.1021/acscatal.0c01968

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.0c01968