ZrZnOx型催化剂通过ZnOx型催化剂与ZrOx催化剂的协同作用,催化二氧化碳(CO2)加氢制甲醇(MeOH)。
近日,厦门大学汪骋教授报道了在金属有机骨架(MOF)中构建了Zn2+−O−Zr4+位点,以揭示甲醇生产所需的结构条件。
文章要点
1)研究人员采用ZnEt2后合成处理MOF-808的Zr6(μ3-O)4(μ3-OH)结点用于获得Zn2+−O−Zr4+位点,和一种温和的热处理,用以去除封端配体并为催化提供裸露的金属位点。
2)实验结果显示,该催化剂在250 °C的CO2加氢反应中表现出>99%的甲醇选择性,时空产率高达190.7 mgMeOH gZn−1 h−1。
3)X射线吸收光谱分析表明,催化剂中存在Zn2+−O−Zr4+中心,而不是ZnmOn团簇。程序升温脱附(TPD)和H/D交换测试表明,Zn2+中心活化了H2。此外,开放的Zr4+中心同样至关重要,没有开放的Zr4+中心的其他MOF的Zr基节点上支撑的Zn2+中心并不能产生MeOH。CO2的TPD揭示了反应条件下碳酸氢盐在Zr4+中心分解对于CO2活化的重要性。
这项研究为阐明双功能催化中心的结构细节提供了独特的机会。
参考文献
Jingzheng Zhang, et al, Neighboring Zn−Zr Sites in a Metal−Organic Framework for CO2 Hydrogenation, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c03283
https://doi.org/10.1021/jacs.1c03283