科学家制备新型催化剂，助力二氧化碳加氢制甲醇

华东理工大学-申能股份有限公司碳中和联合实验室主任教授刘殿华，在二氧化碳（CO₂）加氢制甲醇铜（Cu）基催化剂的制备方面取得了新进展。相关研究发表于《美国化学会催化》。

随着化石能源的广泛使用，温室效应日益加剧，降低大气中的CO₂浓度已成为紧迫任务。将CO₂通过加氢反应制备绿色甲醇，不仅可以减少碳排放，还能进一步用于生产高附加值产品，具有显著的经济效益。目前，关于CO₂加氢制甲醇的研究主要集中在Cu基催化剂上。然而，对于Cu基催化剂的活性位点仍存在争议，Cu与载体之间的协同效应也尚未得到明确解释。

研究团队将一种具有钙钛矿结构的n型半导体材料钛酸锶（SrTiO₃）作为催化剂载体，采用沉积-沉淀法制备了不同Cu、锌（Zn）负载和Cu/Zn原子比的Cu-ZnO-SrTiO₃催化剂，用于CO₂加氢制甲醇。系列表征结果证实，从载体到Cu上的电子转移是Cu和载体之间金属与载体间电子转移的本质，这种电子转移进一步促进了氧空位（Ov）的生成。由于金属和载体的费米能级不同，两者接触会形成肖特基-莫特结，进而促进金属与载体间电子转移。此外，载体中的Ov增强了CO₂的活化，而与载体接触的Cu^δ-物种促进了氢溢出，界面上的Cu^δ--Ov可能是催化剂的活性位点，电子转移越大，相应的铜颗粒直径越小。

反应示意图。图片来源于《美国化学会催化》

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c02289