氧化锌与铜催化剂的接触可在甲醇生产中起到有益的作用

目前，通过温室气体二氧化碳加氢生产甲醇的商业生产依赖于一种由铜、氧化锌和氧化铝组成的催化剂。尽管这种催化剂已经在化学工业中使用了几十年，但仍有未知之处。

来自马普学会弗里茨-哈伯研究所界面科学系、鲁尔-波鸿大学、斯坦福直线加速器中心(S欧洲杯线上买球LAC)、FZ Juelich和布鲁克海文国家实验室在工作中阐明了复杂纳米催化剂有趣的催化活性和选择性趋势的起源。

特别是，他们阐明了氧化物载体的作用，并揭示了微量氧化锌与铜的亲密接触如何影响甲醇生产。

甲醇可以作为一种能源，也可以作为生产其他化学品的原料，每年生产超过6000万吨。传统的铜、氧化锌、氧化铝催化剂将合成气转化为H₂， CO和CO₂为甲醇。

这种催化剂虽然可靠，但其效率会随着时间的推移而变化，从而影响其使用寿命，许多催化剂都是如此。”因此，我们研究了铜和混合的铜锌纳米颗粒在不同的氧化物支持，以了解他们如何相互作用和进化，并阐明每个催化剂成分的欧洲杯猜球平台作用。这些知识将有助于改善未来的催化剂。该研究的主要作者之一Núria Jiménez Divins说。

研究小组在现实的反应条件下研究了催化过程，重现了工业过程中的反应条件，即高压(20-60巴)和温和的温度。

这需要同步加速器产生的x射线辐射。斯坦福同步辐射光源实验室的Simon R. Bare对实验做出了贡献，他解释道:“在这样的温度和高压下的反应需要在一个封闭的容器中进行，这个容器也应该对x射线是透明的，这使得测量具有挑战性。

与同步辐射相结合的特殊反应堆设计使我们能够进行所谓的操作测量，我们可以现场观察在工业相关反应条件下催化成分的变化。”这使得研究人员不仅可以跟踪催化剂的诞生和死亡，还可以跟踪催化剂的发展和转化，从而导致其活性和选择性的变化。

通过结合显微镜、光谱学和催化测量的结果，研究小组发现，一些载体比其他载体对催化剂的性能有更积极的影响，因为它们与氧化锌的相互作用，氧化锌是铜锌纳米颗粒的一部分，以高度稀释的方式可用。欧洲杯猜球平台

在硅氧化物载体上，在催化过程中，氧化锌部分还原为金属锌或生成黄铜合金，随着时间的推移，这对甲醇生产是有害的。当以氧化铝为载体时，锌与载体发生强烈的相互作用，并与载体晶格结合，导致对二甲醚的反应选择性发生变化。

"这是一个有趣的发现"该研究的另一位主要作者、FHI界面科学系的博士生大卫·科德斯说。欧洲杯线上买球“我们现在知道载体材料的选择对催化剂活性组分的行为和动态适应反应条件有影响。特别是锌的氧化状态受其影响很大，这在未来的催化剂设计中应加以考虑。”

这项研究发表在自然通讯证明氧化锌不需要作为载体的一部分，但即使以高度稀释的形式作为纳米颗粒催化剂本身的一部分，它仍然有一个有益的功能。

这将有助于更好地阐明甲醇合成催化剂，并有可能改进这一重要工业过程的催化剂。

来源:https://www.fhi.mpg.de/