Chem. Eng. J.: 负载效应增强In2O3催化剂用于CO2加氢制甲醇的活性和选择性

为了深入了解不同氧化物载体在调控负载型In₂O₃催化剂用于CO₂加氢制甲醇的活性和选择性方面的作用。

爱达荷国家实验室Dong Ding、Lu-Cun Wang和新墨西哥州立大学Meng Zhou等通过结合实验和计算对In₂O₃催化剂在CO₂加氢中的负载效应(ZrO₂和CeO₂)进行了机理研究。

ZrO₂负载的In₂O₃表现出比CeO₂负载In₂O₃更高的活性和选择性。虽然表面O_v的存在对于激活In₂O₃催化剂很重要，但催化活性可能与H₂还原和热诱导形成的O_v没有直接关系。

DFT计算表明，与碳酸盐结构InCe相比，具有独特弯曲构型的O缺陷InZr表面上CO₂ 的结合更强。后者导致在可还原的氧化物负载的In₂O₃催化剂上形成甲酸盐(HCOO*)中间体以及在随后的氢化步骤中较低的反应能量。

InZr在甲醇形成中的优异活性可能源于限速步骤中较低的能量势垒，即甲酸盐(HCOO*)中间体加氢成CH₂O*和CH₃O*。甲醇选择性的差异可能是由平行竞争反应之间的能量势垒差异引起的，即氢化与HCOO*的C-O键断裂，最终分别导致甲醇和CO产物的形成。

另外，通过在In₂O₃和载体之间形成混合金属氧化物界面，可以抑制表面O_v的过度形成，也表明将金属氧化物载体掺入In₂O₃催化剂有利于稳定催化性能。

Mechanistic understanding of support effect on the activity and selectivity of indium oxide catalysts for CO₂ hydrogenation. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131767