金属-有机骨架负载Cu-ZnO双金属催化剂催化CO2加氢制甲醇

近年来，研究了用于 CO ₂ 热催化加氢制甲醇的Cu/ZnO/ Al ₂ O ₃ 催化剂。尽管催化剂表现出 CO ₂ 转化和甲醇选择性，但ZnOx所赋予的促进作用（引起形态变化）及其作为铜活性中心间隔物的功能随着反应器内温度和压力条件的变化而减弱。Cu/ZnOx的相分离导致Cu纳米颗粒的团聚、烧结和分散性差，从而由于Cu活性中心的金属表面积减小而降低了甲醇生产活性。此外，铜纳米颗粒的相分离和烧结导致的失活可催化反向水煤气变换反应（RWGS），该反应从 CO ₂ /H 2 进气混合物中产生一氧化碳（CO）和水（H 2 O），从而降低催化剂对甲醇的选择性。 铜基催化剂的相分离可以通过将Cu/ZnOx纳米颗粒沉积和/或封装到金属有机框架（MOF）中来避免。 MOF是一类高度结晶的纳米多孔材料，通过金属离子簇和多齿有机连接体的自组装制备。最近，MOF已被确定为铜基 CO ₂ 加氢催化剂的潜在载体。

（a，b）UiO-66的SEM和TEM图像；（c，d）Cu/ZnO/UiO-66；（e，f）商业催化剂；（g，h）CuO/ZnO/Al2O3/MgO催化剂。

在这项研究中，Zr基MOF UiO-66被用作载体，通过浆料相浸渍铜和锌制备催化剂，并测试了 CO ₂ 制甲醇的热催化转化。该催化剂与传统的、共沉淀的、MgO促进的三元催化剂以及CZA商用催化剂进行了基准测试。TPR显示的氢显示吸附存在用于吸氢的活性铜元素，并且从SEM-EDS元素图观察到铜和锌在UiO-66载体上的良好分散。此外，Cu/ZnO/UiO-66的性能显示出良好的 CO ₂ 转化率、对甲醇的选择性和最高的甲醇时空产率，使得MOF负载的铜基催化剂有望用于 CO ₂ 热催化加氢制甲醇。

文章链接: 10.3390/catal12040401