Pd/Zn/C-N 催化CO2 加氫合成甲醇性能研究

曹銘洋, 劉 冰, 張澤會

（中南民族大學(xué) 國家民委催化與能源材料重點實驗室&湖北省催化與材料重點實驗室, 湖北 武漢 430074）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 化石能源過度使用產(chǎn)生了大量CO2等對環(huán)境不利的氣體.CO2是溫室氣體, 其大量排放導(dǎo)致全球變暖, 海平面上升從而造成重大的環(huán)境問題.中國目前是全球最大的CO2排放國,約占CO2總排放量的29.4%[1].人們暫時還未找到能完全替代化石能源的其他物質(zhì), 根據(jù)《2021 年世界能源展望》, 化石能源的總需求在短期內(nèi)仍將繼續(xù)上升[2].2020 年9 月中國政府向全球承諾在2030年達(dá)到碳達(dá)峰, 2060 年達(dá)到碳中和.CCS(碳捕獲和儲存)和CCUS(碳捕獲、利用和儲存)是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主要手段, 由于CCS 的成本高, 且儲存后有泄露的風(fēng)險, 科學(xué)家們將研究重點轉(zhuǎn)向CCUS.在CCUS 中, 如何將CO2再利用受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注[3].甲醇是一種清潔的汽油和柴油替代燃料, 是重要化學(xué)品的生產(chǎn)原料, 其在“液態(tài)陽光”中有著不可忽視的作用[4-5], 因此人們致力于尋找一種能將CO2高效轉(zhuǎn)化為甲醇的催化劑.CO2轉(zhuǎn)化為甲醇有不同的途徑, 包括多相催化、均相催化、酶催化、光催化、電催化, 考慮到生產(chǎn)率、穩(wěn)定性、操作條件、成本、技術(shù)成熟度等方面, 多相催化和電催化是大規(guī)模還原CO2為CH3OH 最有希望的方法[6].

CO2制甲醇的多相催化劑主要是Cu 基催化劑、貴金屬基(Pd、Pt)催化劑、ZnO 基二元固溶體催化劑、In2O3基催化劑、Ga 基金屬間化合物催化劑和MOF/ZIF 衍生納米結(jié)構(gòu)催化劑[7].目前, CO2加氫制甲醇主要為Cu 基催化劑, Cu 基催化劑成本低并能有效地合……