Cu/盘状ZnO模型催化剂催化CO 2 加氢制甲醇的活性位研究

发布时间：2021-10-26 11:07

　　由于Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂是合成气生产甲醇的典型工业催化剂,基于Cu/ZnO催化CO₂加氢制甲醇的研究非常广泛,包括构建高效催化剂以及活性位结构的研究。由于Cu和ZnO之间的协同作用,Cu/ZnO催化CO₂加氢制甲醇时表现出相对较高的甲醇收率,但是其活性位结构仍然存在巨大争议。本文通过制备结构规整、单一的Cu/盘状ZnO模型催化剂（CZ）来简化Cu/ZnO催化剂的结构,通过真实反应条件下的反应性能评价,初步研究了Cu负载量对CZ催化剂催化性能的影响,并重点研究了不同还原气氛诱导Cu负载量为1 wt%的CZ催化剂（1CZ）中Cu纳米颗粒（NP）形貌及Cu、Zn物种化学态变化对催化性能的影响,进而揭示催化剂的活性位结构。1)采用水热法合成了盘状ZnO,通过简单的浸渍法得到一系列不同Cu负载量的CZ催化剂,并在压力P=3 MPa、温度T=260³00 ^oC、空速GHSV=3600 mL?g^-1?h^-1条件下催化... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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全球海洋表面位置的CO2平均值

图 1-2 Cu/ZnO/Al2O3共沉淀法的实验步骤[48]Fig.1-2 Experimental procedure for Cu/ZnO/Al2O3catalyst coprecipitation/ZnO 基催化剂研究进展ZnO/Al2O3是工业上催化合成气（H2/CO2/CO）加氢制甲醇的催化剂[59、低成本等优势，但存在催化过程中甲醇选择性不高的问题[57]。因此在 Cu/ZnO 的基础上开发出新型催化剂、探知 Cu/ZnO 基催化剂的活nO 基催化剂的反应机理等。于 Cu/ZnO 基催化剂的改进称 Cu/ZnO 催化剂是 CO2加氢制甲醇的高效催化剂，但分散好、单独存的与 Cu 活性物质结合，影响了催化活性[61]。因此为提高 Cu/ZnO 催

图 1-3 还原后 Cu/ZnO 催化剂上甲醇合成界面活性结构示意图[81]Fig.1-3 General scheme for methanol synthesis over Cu/ZnO-based catalysts由于ZnO层的致密程度会影响催化剂产甲醇的性能，Zn迁移到Cu表面形成的ZnOx层覆盖度（θZn）逐渐引起广泛的关注。Kuld等[79]在意识到CuZn合金不是甲醇合成的活性位之后又深入分析了Zn在Cu表面的覆盖度对催化剂的性能影响，结合实验与DFT计算发现θZn存在最佳值约为0.47，并且Cu、ZnO的粒径大小会影响θZn。Rodriguez团队也就ZnOx在Cu表面覆盖情况进行了研究，同样发现Cu表面覆盖的ZnOx分子层存在一个最佳值（约为0.2），此时催化剂具有较高的催化性能[80, 89]。4）Cu NPs 的微观结构关于Cu NPs形貌的相关研究已经被多次报道。Ovesen等[90]构建了微动力学模型，考虑了气氛诱导Cu NPs可能会发生形貌变化。该模型描述了Cu NPs的活性与暴露的低指数


本文编号：3459393