通过CO2加氢提高Cu基非均相甲醇合成催化剂的固有活性和时空产率是将CO2转化为增值液体燃料和化学品的主要主题之一。近日，北京大学Ding Ma，Lili Lin，布鲁克黑文国家实验室José A. Rodriguez，中国科学院煤化学研究所Xiao-Dong Wen等报道了通过草酸盐共沉淀法制备了具有可调Zr/Cu比的反向ZrO2/Cu催化剂，该催化剂显示出优异的CO2加氢制甲醇性能。
本文要点：
1）实验表明，最优条件下，由10％的ZrO2负载超过90％的Cu构成的催化剂在220℃表现出最高的mass-specific甲醇生成速率，为524 gMeOHkgcat-1h-1，是传统Cu/ZrO2催化剂活性的3.3倍（159 gMeOHkgcat-1h-1）。
2）原位XRD-PDF，XAFS和AP-XPS结构研究表明，反向ZrO2/Cu催化剂由负载在金属Cu颗粒上的部分还原的1-2nm 的非晶ZrO2岛组成。ZrO2岛具有很高的CO2活化活性。
3）作者通过原位DRIFTS发现了在1350 cm-1处有甲酸盐中间体在Cu上吸附。该甲酸盐中间体可快速氢化转化为甲氧基。
4）在反向ZrO2/Cu构型上，CO2的活化和所有表面含氧化合物中间体的氢化都显著加快，这解释了观察到的优异的甲醇生成活性。
该工作证明了反向氧化物/金属催化剂的优异性能，并报道了一种设计用于CO2加氢制甲醇的高性能催化剂的新方法。
Congyi Wu, et al. Inverse ZrO2/Cu as a highly efficient methanol synthesis catalyst from CO2 hydrogenation. Nat. Commun., 2020
DOI: 10.1038/s41467-020-19634-8
