新加坡國立大學的CO2加氫制甲醇催化劑研究獲進展

新加坡國立大學研究團隊提出一種從單一固態前軀體制備Cu-ZnO催化劑的合成方法，以組分可調的金屬-有機硅酸鹽納米線網狀結構為催化劑前軀體，制備出多孔硅納米線負載的Cu-ZnO納米催化劑。該催化劑用于CO2加氫制甲醇，在反應壓力3 MPa、反應溫度200～280 ℃的條件下，甲醇產率和選擇性超過Cu/ZnO/Al2O3等傳統工業催化劑。相關研究成果發表于《美國化學會·催化》雜志。

CO2加氫制甲醇是最具工業化應用前景的技術之一。由于合成氣生產甲醇過程中的副產物水造成Cu顆粒燒結導致催化活性降低，穩定性差；基于金屬Cu的高度反向水煤氣變換(RWGS)反應產生大量CO副產物，也降低了催化選擇性；傳統工業催化劑Cu/ZnO/Al2O3在CO2加氫制甲醇中的應用受到影響，且傳統Cu-ZnO催化劑的制備多采用共沉淀法或初濕浸漬法， Cu-ZnO納米顆粒的形貌、組分可控性低。

該研究團隊通過設計合成過程，精確控制活性催化成分，獲得的催化劑擁有較小粒徑的Cu納米顆粒，以及比鄰相依的金屬Cu和ZnO。在反應條件下可進一步產生有利的強金屬-載體相互作用，多孔硅載體則有利于限制Cu納米顆粒生長以及提供高度可及性。

該研究中金屬-有機硅酸鹽固態前軀體促進了金屬離子高度分散與混合，有望為其他組分催化劑的合成提供借鑒。