欧美色盟,色婷婷AV一区二区三区之红樱桃,亚洲精品无码一区二区三区网雨,中国精品视频一区二区三区

國際社會廣泛關注CO₂減排。利用CO₂轉化為甲醇和低碳烯烴，既可實現CO₂資源化，又可減排CO₂，具有重要戰略意義。2016年下半年開始，華中科技大學環境科學與工程學院郭利民教授小組積極開展了CO₂催化加氫制甲醇用催化劑的探索研究，在CO₂加氫方向已取得一定研究進展（Chinese Chemical Letters, 2020, Accepted；Chinese Journal of Catalysis, 2020, 41, 1348-1359；Catalysis Today, 2020, 339, 352-361(ESI高被引論文)；Industrial & Engineering Chemistry Research, 2019, 58, 9838-9843；Applied Catalysis A-General, 2019, 571, 51-60）。

2 催化劑表面堿性有利于提高CO₂催化加氫制甲醇選擇性

Al₂O₃表面主要呈酸性，CeO₂表面主要呈堿性，采用共沉淀法制備了3種表面不同酸堿性的Cu基催化劑，分別為Cu/Al₂O₃、Cu/CeO₂和Cu/AlCeO (Cu/CeO₂/Al₂O₃)，表面酸堿位強度及數量用吸附量熱進行了表征（圖1(A)和(B)）。隨著載體中CeO₂含量的增加，催化劑表面堿性明顯增強。圖2是3種所制備催化劑對CO₂催化加氫的性能數據。研究結果表明，強表面堿性有利于增強甲醇的選擇性。原因可能是強表面堿性增強CO在催化劑表面的吸附，抑制逆水汽反應，進而提高了甲醇的選擇性（圖1C）。同時，適量增加Al₂O₃的含量，有利于Cu粒子分散，Cu顆粒的高分散有利于CO₂催化活性的提高。最終，Cu/AlCeO催化劑獲得了最優的催化CO₂加氫制甲醇性能，CO₂轉換率在553K時達到23.7%，甲醇選擇性在473K時達到85%，甲醇產率在533K時達到7.4%。（Catalysis Today, 2020, 339, 352-361. (ESI高被引論文)）

圖1.Cu/Al₂O₃、Cu/AlCeO和Cu/CeO₂催化劑對NH₃(A)、CO₂(B)和CO(C)的吸附量熱數據

圖2. Cu/Al₂O₃、Cu/AlCeO和Cu/CeO₂催化劑性能結果CO₂轉換率(A)、甲醇選擇性(B)、CO產率(C)跟反應溫度的關系(V_H2/V_CO2=3/1,GHSV=3600mL/g?h,P=3MPa)

2 CO₂加氫制甲醇用高活性和選擇性的介孔Cu/AlCeO催化劑

為了同時實現CO₂加氫制甲醇的高活性和選擇性，我們制備了不同CeO₂含量的介孔AlCeO載體，負載Cu后得到一系列Cu/AlCeO催化劑，微觀結構表征顯示Cu具有很好的分散性，同時表面的堿性隨CeO₂添加量的增加而逐漸增強。適當的CeO₂添加量獲得最佳的Cu分散性，從而獲得最優的催化CO₂加氫活性；表面堿性的增強有利于甲醇選擇性的提高。綜合Cu分散性和表面堿性，介孔催化劑Cu/AlCeO-7 (V_H2/V_CO2=3/1, GHSV=3000mL/g?h和P=4MPa) 展示出最優的CO₂加氫制甲醇活性和選擇性（圖10），對應的CO₂轉換率達到22.5%（553K），甲醇選擇性達到94%（473K），甲醇產率達到10.7%（493K）。（Applied Catalysis A-General, 2019, 571, 51-60.）

2 水滑石衍生催化劑制備及其CO₂催化加氫性能研究

層狀水滑石（LDHs）材料由帶正電荷的金屬氫氧化物層和層間陰離子構成，其中金屬陽離子和層間陰離子可以在很大范圍內進行靈活調控，從而實現兩種或多種金屬離子共存的穩定水滑石結構，以此為前體物通過簡單煅燒可以實現多過渡金屬復合氧化物制備，所制備的金屬氧化物具有大的比表面積、高的孔容、良好的熱穩定性、優異的金屬氧化物分散性以及可調的表面酸堿性質。

2019年初開始，團隊嘗試以水滑石為前體物開展過渡金屬復合氧化物催化劑設計及性能的探索研究，取得了一定進展，如：基于LDHs的ZnCrO_x復合金屬氧化物實現CO₂化學吸附態對加氫性能影響機制。（Industrial & Engineering Chemistry Research, 2019, 58, 9838）。

CO₂分子首先是以羧酸鹽（CO₂^δ-）或碳酸鹽（CO₃^2-）形式化學吸附于催化劑表面，這是非常重要的一步。但是CO₂分子化學吸附態與加氫活性之間的關系到目前為止仍缺乏直接的實驗證據。我們成功以Zn-Cr基水滑石為前驅物在不同煅燒氣氛下制得相同金屬元素構成但不同結構狀態的ZnCrO_x模型催化劑（圖3）；CO₂原位漫反射紅外光譜結果顯示，還原氣氛處理的樣品ZnCrO_x-H₂表面CO₂化學吸附態為羧酸鹽形式（CO₂^δ-），氧化氣氛處理的樣品ZnCrO_x-O₂表面CO₂化學吸附態為碳酸鹽形式（CO₃^2-），結合催化加氫活性數據，實現在同一催化劑體系下通過實驗首次研究了CO₂分子在催化劑表面化學吸附態與加氫活性之間的關系，研究結果表明CO₂分子以羧酸鹽形式（CO₂^δ-）化學吸附態相較于碳酸鹽形式（CO₃^2-）具有更高的加氫活性（圖4）。

圖3. ZnCrO_x-H₂和ZnCrO_x-O₂樣品的XRD(A)、Raman圖譜(B)和高分辨透射電鏡圖(C,D)

圖4. (A)ZnCrO_x-H₂和(B)ZnCrO_x-O₂樣品的原位漫反射紅外光譜圖(測試前樣品在20vol.%H₂/N₂氣氛下350 ^oC處理1小時，然后樣品在特定壓力和溫度下經CO₂或CO₂和H₂混合氣吹掃后進行測試)；(C) ZnCrO_x-H₂和ZnCrO_x-O₂樣品上CO₂加氫活性圖。

該部分研究獲得國家自然科學基金項目（21878116）支持，研究小組將繼續在CO₂加氫催化劑構筑及催化加氫機理研究上開展深入研究。