新加坡国立大学的CO2加氢制甲醇催化剂研究获进展

新加坡国立大学研究团队提出一种从单一固态前躯体制备Cu-ZnO催化剂的合成方法，以组分可调的金属-有机硅酸盐纳米线网状结构为催化剂前躯体，制备出多孔硅纳米线负载的Cu-ZnO纳米催化剂。该催化剂用于CO2加氢制甲醇，在反应压力3 MPa、反应温度200～280 ℃的条件下，甲醇产率和选择性超过Cu/ZnO/Al2O3等传统工业催化剂。相关研究成果发表于《美国化学会·催化》杂志。

CO2加氢制甲醇是最具工业化应用前景的技术之一。由于合成气生产甲醇过程中的副产物水造成Cu颗粒烧结导致催化活性降低，稳定性差；基于金属Cu的高度反向水煤气变换(RWGS)反应产生大量CO副产物，也降低了催化选择性；传统工业催化剂Cu/ZnO/Al2O3在CO2加氢制甲醇中的应用受到影响，且传统Cu-ZnO催化剂的制备多采用共沉淀法或初湿浸渍法， Cu-ZnO纳米颗粒的形貌、组分可控性低。

该研究团队通过设计合成过程，精确控制活性催化成分，获得的催化剂拥有较小粒径的Cu纳米颗粒，以及比邻相依的金属Cu和ZnO。在反应条件下可进一步产生有利的强金属-载体相互作用，多孔硅载体则有利于限制Cu纳米颗粒生长以及提供高度可及性。

该研究中金属-有机硅酸盐固态前躯体促进了金属离子高度分散与混合，有望为其他组分催化剂的合成提供借鉴。