工业上，常采用Cu-Zn-Al₂O₃(CZA)催化剂催化CO和CO₂原料合成制甲醇。该催化剂的高性能来源于其组成部分之间的协同作用。然而，目前研究人员对其高活性的基本来源尚未达成一致。一个潜在的分歧是，在工业上，当压力高于20 bar时，为理解其过程而进行的研究使用的压力差异很大。

有鉴于此，苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的Jeroen A. van Bokhoven 和Marc G. Willinger等人，系统性研究了程序升温还原和CO₂加氢过程中，催化剂在4个数量级的压力范围变化下的状态和现场原位X射线吸收光谱，揭示了催化剂的状态和演变是如何被环境所影响的。

本文要点

1）在4个数量级变化的压力下(从1mbar到10bar)，揭示了催化剂中铜和锌组分的组成和电子结构的变化。研究表明，在研究的压力范围内，CZA催化剂的存在的相、相互转化动力学以及形貌，对压力和温度都非常敏感。

2）在研究的压力范围内，CZA前驱体向活化态的演化对H₂和CO₂所施加的压力高度敏感。CuZn合金，仅在施加至少100 mbar的氢压力时才能形成。

3）在CO₂加氢条件下，现场原位能谱没有任何证据表明，在任何压力下(最高压力为10bar)存在稳定的CuZn合金相。而Zn-K-边 XANES为氧化锌相中氧空位的形成提供了证据，随着催化剂向稳态运行的过程中，随着压力的增加，氧空位的消耗程度越来越大。说明在不同的压力状态下，会导致形成分非常不同的催化剂结构。

参考文献：

Beck, A., Zabilskiy, M., Newton, M.A. et al. Following the structure of copper-zinc-alumina across the pressure gap in carbon dioxide hydrogenation. Nat Catal 4, 488–497 (2021).

DOI: 10.1038/s41929-021-00625-x

https://doi.org/10.1038/s41929-021-00625-x