CO2 制甲醇破“跷跷板”难题:活性位点空间解耦

中科院大连化物所提出催化活性位点“空间解耦”策略,将 CO2 活化位与 H2 解离位分离,使甲醇选择性达 92%,时空收率为商业催化剂的 3 倍,破解活性与选择性难兼顾的困局。
CO2 加氢制甲醇是碳资源循环利用的重要路径,但长期受困于“跷跷板”效应:低温下 CO2 难以活化、活性低;高温虽提升转化率,却易促进逆水气变换副反应、降低甲醇选择性。活性与选择性似乎不可兼得。
中科院大连化物所孙剑、俞佳枫团队提出活性位点“空间解耦”新策略:利用金属-载体强相互作用形成包覆层,将 CO2 活化位点与 H2 解离位点在空间上分离。CO2 优先在氧化锆(ZrO2)上吸附活化,遵循甲酸盐路径合成甲醇;而铜位点保留高效的 H2 解离能力,二者协同却互不干扰。
图1:传统上活性与选择性此消彼长。
在 300℃、3 MPa 条件下,铜锌锆催化剂甲醇选择性达 92%,时空收率为现有商业铜锌铝催化剂的 3 倍。该策略为多功能催化剂的精准设计提供了新思路。
图2:空间解耦打破跷跷板。
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