李灿院士等ChemSusChem:非铜基多相催化剂上二氧化碳加氢制甲醇的研究进展
雨辰 雨辰 2020-12-02

大气中二氧化碳浓度的不断上升,使二氧化碳减排成为世界面临的紧迫挑战。利用可再生能源将二氧化碳催化转化为化学品和燃料是减少二氧化碳排放的有前景的方法之一。特别是利用可再生氢将二氧化碳选择性加氢成甲醇,有可能实现二氧化碳的大规模转化。铜基催化剂在二氧化碳加氢反应中得到了广泛的研究。然而,它不仅受到长期不稳定的限制,而且表现出不尽人意的催化性能。负载型金属基催化剂(Pd、Pt、Au和Ag)可以在低温下实现高甲醇选择性。以MaZrOx (Ma=Zn、Ga、Cd)固溶体催化剂为代表的混合氧化物催化剂具有较高的甲醇选择性、催化活性和良好的稳定性。

有鉴于此,中国科学院大连化学物理研究所李灿院士和王集杰副研究员等人,综述了近年来非铜基多相催化剂的研究进展,以及对催化剂设计和催化性能的认识。讨论了将CO2加氢成甲醇的热力学,介绍了负载型金属基催化剂,双金属合金或金属间化合物催化剂和混合氧化物催化剂的研究进展,最后进行了总结和展望。

本文要点

1对近年来CO2加氢制甲醇非铜基催化剂的体系和进展进行了总结,主要讨论了CO2的性质与活化,分析了甲醇合成热力学,综述了负载型贵金属催化剂、双金属催化剂、固溶体催化剂、氧化铟和氧化钴等复合氧化物催化剂的研究进展。

2着重探讨了各种催化剂的活性中心、反应中间物种以及反应机理,阐述了催化剂载体、助剂对CO2转化率和甲醇选择性的影响,以期为合理设计具有高活性、高选择性和良好稳定性的甲醇合成催化剂提供参考。

3最后,对CO2加氢制甲醇的前景与挑战进行了展望,指出利用可再生能源制取的绿氢将CO2选择性氢化为甲醇对于缓解能源危机和气候变化具有重要的战略意义,但进一步提高催化活性和甲醇选择性以及大规模工业化应用仍存在一定的挑战,需要进一步深入研究。

参考文献:

Feng Sha et al. Hydrogenation of Carbon Dioxide to Methanol over Non−Cu‐based Heterogeneous Catalysts. ChemSusChem, 2020.

DOI: 10.1002/cssc.202002054

https://doi.org/10.1002/cssc.202002054


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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