CO2加氫合成甲醇催化劑的研究進展

徐生杰

（蘭州石化職業技術學院，甘肅 蘭州 730060）

在不斷推進的全球的環境保護舉措的不斷進程當中，人類對于環境的質量的要求變得越來越高。但是，在工業化進程的不斷加快之中，無論是工業污染還是人們的生產生活，都導致了更多的CO2的產生。而作為催化劑的一種的甲醇，可以由二氧化碳以及氫來混合組成。所以，無論是在化學工業研究還是在可持續發展的過程之中，基于環境保護以及全球氣候變暖的狀況之下，對于這一類型的催化劑的研究在不斷的進行。在不斷的研究過程下，對于CO2加氫合成甲醇催化劑的研究變得更加的便利了，研究進展也在不斷的推進之中。

1 相關催化劑的研究類別

1.1 銅基催化劑

以合成氣體為原料的甲醇催化劑是目前大部分以銅為基礎的把二氧化碳這種具有嚴重污染的污染能源，適當以及適量的和氫氣進行合成，組合產生催化劑。代表相關的銅基催化劑的生產，已經成為一種以氣體合成甲醇的商業催化劑，尤其是在環境保護以及相應的活性性能方面。對于合成之中存在的其他問題，不同的方面產生的問題以及結果也都各不相同。這個問題變得更加復雜，因為二氧化碳氣體本身具有一定程度的氧化性。對于不同的研究者來說，觀點自然 也就各不相同了，一種觀點認為把銅這一種成分從整體的催化劑體系中分離出來是非常的不現實的。但是依然存在著另外一種不同的觀點，他們認為不單獨的以銅為載體，而是與其他的事物相結合，兩者或者多種相輔相成，不單獨存在，就是以合作互贏的狀態來出現。即使銅是一個獨立的活性中心，但是也有作者認為它應該是金屬銅的集群，而不是單個的。

1.2 貴金屬類的催化劑

貴金屬類的相關催化劑也是在CO2加氫合成的過程之中產生的，他與銅類的既有聯系，又相互區別。隨著科學技術和工業生產不斷推進，大量二氧化碳氣體被排放到大氣中，對人類生活環境造成嚴重影響。如何消除污染和綜合利用污染已經引起了人們的極大關注。二氧化碳這是一個潛在的碳源。甲醇是化學的重要產物。甲醇生產途徑的發展：加氫不僅能解決能源問題，而且能緩解“溫室效應”，具有重要的經濟價值和現實意義。新型催化劑的研制是用共加法合成甲醇的關鍵技術之一。

2 催化劑性能的研究進程

2.1 方法層面上

二氧化碳加氫對甲醇的反應機理存在一些問題。二是二氧化碳和氫氣是直接從二氧化碳中合成甲醇還是間接從二氧化碳中合成甲醇；三是對研究最多的銅基催化劑的反應中心有不同的看法。將一級共沉淀、兩級共沉淀和兩級共沉淀的復合催化劑標記為，將其對應的沉淀前體標記為。采用下列合成方法制備了復合催化劑。焙燒合成甲醇催化劑與脫水催化劑按照相應的質量比混合，在砂漿中仔細研磨，充分混合后得到復合催化劑，稱為干混合方法。懸浮，攪拌，過濾，在水中混合也是重要的方法之一。共沉淀沉積法以及共沉淀浸漬法同樣也是在方法層面上進行催化劑性能研究的重要組成部分。

二甲醚是一種很好的氫能載體。它的液化溫度比氫氣高得多。可在室溫、低壓下保存。它很容易運輸。其轉化能消耗遠低于氫氣壓縮或液化，不太可能遇到氫氣那樣的空氣。因此，二甲醚作為氫的載體，比直接使用O更經濟、更安全。對于這種類型的能源的研究，運用合適恰當的方法非常的重要，具有相應的重要價值。二氧化碳被氫化為二甲醚作為一種儲能方式。

2.2 條件層面上

在催化劑制備過程中，焙燒溫度、還原條件和反應條件對催化劑性能有很大影響。條件是有區別的，催化劑是用共沉淀法制備，焙燒溫度在三百到五百之間，催化劑活性增加，然后降低，當焙燒溫度為三百五十攝氏度時，催化劑活性最佳。采用草酸共沉淀法制備了相應的催化劑。結果表明，焦粒的大小與焙燒過程中的增溫速率密切相關，低增溫速率有利于小顆粒的生產。在其他的條件基礎之上，用同樣的方法制備出相應的催化劑，在焙燒過程中使用較慢的升溫速率和有氧氣氛有利于獲得高活性催化劑；還原銅堿催化劑是一種較強的放熱過程，在還原過程中容易導致催化劑床溫度急劇升高，導致催化劑因燒結而降低活性。銅催化劑通常在較低的溫度、較低的氫含量和較長的還原時間下還原和活化。

結果表明，催化劑上的二氧化碳轉化率是相對的。當條件變化時，在一定的條件層次之上，有些明顯，但是有些就相應的有所不同或者是欠缺，當然，由此所帶來的經濟與社會效益也就各不相同了。希望將來通過充分利用太陽能，徹底解決廉價氫的來源，最大限度地推廣二氧化碳對二甲醚的加氫技術。

2.3 設備層面上

合成催化劑的制備包括甲醇合成催化劑和甲醇脫水催化劑的組成以及合成催化劑的形成和活化。由甲醇合成催化劑組分和甲醇脫水催化劑組分組成的，并且從設備的層面之上，充分利用設備方面存在的優勢，把二氧化碳和氫兩者充分適當的結合。無論是在新設備的運用以及配置催化劑的過程之中，對于新設備的采用，符合時代發展的需求。對二氧化碳這種污染能源的重新的再次運用，無論是對于環境保護還是對于新產品新技術的研發方面都是具有極強的促進作用的。運用新的設備，可以讓催化劑的制作與研制變得更加便利。

甲醇這種催化劑的用途非常的具有廣泛性。而且，在環境保護的不斷推進之中，對于把二氧化碳這類的污染能源的新型利用，進而轉化成相應的清潔能源，無論是對于二氧化碳的運用，還是對于環境治理的重要作用都是非常顯而易見的。而且可以充分利用二氧化碳作為碳資源，獲得大量的化學品，使自然界中的碳能夠達到一個良好的風險循環。因此，考慮環境和資源效率，對于這種類型的催化劑的研究就沒有停止過。

3 結語

在技術不斷進步，科技不斷發展的時代，人們對于新科技的研究也在不斷地進行之中。對二氧化碳這一存在于我們身邊的氣體的研究也沒有停止過。CO2加氫合成甲醇催化劑，是對CO2以及催化劑研究的一個重要方面，研究進展也是所有科學者的共同努力，所有研究也在不斷的進行。