ZnO逆修饰小尺寸Cu/SiO2催化剂及其在CO2加氢制甲醇中的应用

摘要

Cu-ZnO催化剂广泛应用于CO2还原制甲醇,但是如何构建具备强金属-载体相互作用、粒径可控的Cu-ZnO催化剂仍然富有挑战性.本文发展了一种利用高比表面硅酸铜前驱物合成小粒径且组分相互作用可控的Cu-ZnO/SiO2催化剂的方法,制备得到一系列ZnO含量不同的Cu-ZnO/SiO2催化剂,并对其CO2加氢制甲醇的催化活性进行系统考察.发现在523 K的条件下,甲醇选择性由未加入ZnO的20％提高至ZnO含量为14％时的67％.催化剂活性与ZnO含量之间呈现火山型关系,在ZnO含量为7％,温度为543 K,H2/CO2压力为4.5 MPa时,甲醇时空产率(STY)最优,为244 g·kg-1·h-1.此外,本文探究了催化剂中Cu与ZnO的协同效应,发现ZnO可以显著增强Cu的催化活性,但过量ZnO的引入会使Cu颗粒粒径增长,降低催化剂中的总反应位点数,进而影响催化剂催化活性.