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科學(xué)研究
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科研進(jìn)展
廣州能源所在二氧化碳加氫制備甲醇催化材料調(diào)控方面取得進(jìn)展 文章來源:生物質(zhì)能生化轉(zhuǎn)化科研團(tuán)隊(duì) | 發(fā)布時間:2025-12-16 | 【打印】 【關(guān)閉】
近日,廣州能源所在國際催化領(lǐng)域期刊ACS Catalysis上發(fā)表題為Surface Engineering of Indium Oxide by Nickel Oxide Clusters for Driving Methanol Production from CO2 Hydrogenation的學(xué)術(shù)論文。
化石資源的持續(xù)消耗伴隨大量二氧化碳向大氣中的排放,加速全球變暖等環(huán)境問題。目前,降低二氧化碳排放同時增加二氧化碳的捕獲和利用已成為一項(xiàng)緊迫任務(wù)。針對該問題,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為非化石來源的化學(xué)品如甲醇是一種重要的解決方法,因此開發(fā)高性能二氧化碳加氫催化劑以實(shí)現(xiàn)甲醇的高效制備已成為研究中關(guān)注的焦點(diǎn)。迄今為止,各種類型的甲醇催化劑,包括Cu/ZnO基催化劑、二元氧化物如ZnZrOx及MoS2基催化劑等已見諸報(bào)道。氧化銦(In2O3)由于其表面易還原形成活性O(shè)V位點(diǎn)特性,被證明是新一代甲醇催化劑。現(xiàn)有研究指出,催化材料表面負(fù)載Pt、Ni等具有較強(qiáng)活化氫能力的金屬可以顯著增強(qiáng)甲醇合成速率,但目前甲醇制備效率仍不高。 最近,廣州能源所在前期工作的基礎(chǔ)上(JACS Au 2023,?3,?4,?1029–1038),采用了一種簡單的表面工程策略,將氧化鎳(NiO)團(tuán)簇錨定在商業(yè)氧化銦(In2O3)的表面,顯著提升甲醇合成效率。一系列表征揭示,錨定的NiO團(tuán)簇可以促進(jìn)電子從NiO轉(zhuǎn)移至In2O3表面,促進(jìn)In2O3表面的還原,從而產(chǎn)生更多的活性氧空位(OV)位點(diǎn)。高壓原位DRIFTS實(shí)驗(yàn)證實(shí),NiO團(tuán)簇可以同時促進(jìn)甲酸鹽(HCOO*)及中間產(chǎn)物甲氧基(CH3O*)的形成,從而促進(jìn)甲醇的生成。準(zhǔn)原位X射線吸收譜實(shí)驗(yàn)表明,錨定的NiO團(tuán)簇在反應(yīng)初期發(fā)生了部分還原,但此后保持了氧化狀態(tài)。理論計(jì)算表明,NiO團(tuán)簇有利于H2的活化,從而促進(jìn)表面形成更多活性O(shè)V,同時也為逐步加氫制備甲醇提供了更多活性H物種。該研究為二氧化碳加氫制備甲醇高效催化劑的設(shè)計(jì)合成提供了新思路。 該研究由廣州能源研究所聯(lián)合中國科學(xué)院上海高等研究院上海同步輻射光源共同完成,廣州能源所為第一完成單位,論文第一作者為廣州能源所副研究員邢世友和博士研究生劉小春,通訊作者為上海同步輻射光源的王子玉和廣州能源所亓偉研究員。 原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c06734 |
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