文 献 综 述
1、研究背景
目前,催化CO2加氢转化利用主要分为直接加氢转化和间接加氢转化。直接加氢转化是指将CO2直接转化为化工产品(如甲烷、甲醇、甲酸等)的转化路径。而间接转化则是先将CO2转化为CO(产物气体:合成气),再经费托(Fischer-Tropsch)合成等成熟工艺获得高附加值产品(如液体燃料)的转化路径。CO2的活化与选择性转化是世界性的难题,因此制备高活性、选择性和稳定性的催化剂面临着巨大挑战[1-3]。
1.1直接加氢制甲醇
甲醇可作为应对油气时代过后能源问题的一条解决途径。甲醇不仅可作为优质的未来汽车动力燃料和添加剂,也是一种非常重要的传统化工产品,用来生产多种高附加值化学品。目前甲醇生产主要依赖于来自石油的合成气,面对石油资源日益枯竭的现状,将廉价CO2加氢转化为甲醇具有划时代的意义。近年来化学工作者一直在对CO2加氢制甲醇进行各种尝试。
1.2逆水煤气变换反应
逆水煤气变换(RWGS)反应(CO2 H2 → CO H2O)是CO2间接有效转化的理想途径之一。由于CO2的化学惰性,直接加氢高效转化为高附加值产品技术难度大。通过RWGS反应对CO2进行活化,可实现大规模的CO2转化,将廉价丰富的CO2资源转化为灵活、更有利用价值的CO。CO进一步转化为高附加值产品具有十分广阔的应用前景。RWGS反应的产物可作为Fischer-Tropsch合成的原料。RWGS也是CAMERE过程(CO2和H2通过RWGS反应获得的产物脱水后(CO、CO2、H2)反应生成甲醇)的关键步骤,RWGS反应活性直接制约甲醇合成产率。RWGS反应可为非化石资源路径制取合成气提供了可能,有望部分替代煤制合成气路线,成为未来构建绿色煤化工体系、减少CO2排放的基础[4-6]。
2、催化剂参与CO2加氢制甲醇的研究进展
利用可再生能源中的氢气将CO2加氢成甲醇,是通过将CO2用作碳源来减少CO2排放的一种有前途的方法。然而,高活性和高甲醇选择性条件下,将CO2转化为甲醇是一个挑战。目前,大多数将CO2加氢成甲醇的研究工作都集中在使用负载型金属催化剂上,最近,使用In2O3和Cu(Zn)@MOF催化剂可实现相对较高的甲醇选择性。但是,它是以非常低的转换成本为代价的。仍然缺少能够以高活性和高甲醇选择性将CO2加氢成甲醇的催化剂[7,8]。
2.1 Cu/ZrO2和Cu/TiO2
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