從中科院大連化物所獲悉，近日，該所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王集杰博士、李燦院士等人發(fā)展了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳(CO2)高選擇性高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。

　　二氧化碳的減排已引起國際社會的廣泛關(guān)注，利用太陽能等可再生能源通過光催化、光電催化或電解水制氫來進(jìn)行二氧化碳(加氫制甲醇等燃料及化學(xué)品是實(shí)二氧化碳減排和碳資源可持續(xù)利用最為可行的策略。從科學(xué)認(rèn)識自然光合作用的角度來看，二氧化碳(加氫制甲醇暗合了光合作用中暗反應(yīng)的功效，是太陽能制液體燃料的重要途徑。目前來看，實(shí)現(xiàn)二氧化碳加氫制甲醇產(chǎn)業(yè)化的瓶頸在于高效太陽能及可再生能源制氫技術(shù)和高選擇性、高活性二氧化碳加氫制甲醇催化技術(shù)的發(fā)展。

　　李燦團(tuán)隊(duì)長期致力于太陽能光催化、光電催化以及電解水制氫的研究，近年來同時(shí)開展了CO2+H2的研究，以實(shí)現(xiàn)人工光合成太陽燃料戰(zhàn)略。CO2+H2過程中，提高甲醇的選擇性是二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化最大的挑戰(zhàn)，例如傳統(tǒng)用于合成氣制甲醇的Cu基催化劑應(yīng)用于二氧化碳加氫制甲醇時(shí)，突出問題是甲醇選擇性低(50～60%)，另外，反應(yīng)生成的水會加速Cu基催化劑的失活。

　　研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種不同于傳統(tǒng)金屬催化劑的雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2，在二氧化碳單程轉(zhuǎn)化率超過10%時(shí)，甲醇選擇性仍保持在90%左右，是目前同類研究中綜合水平最好的結(jié)果。研究表明，該催化劑的固溶體結(jié)構(gòu)特征提供了雙活性中心反應(yīng)位點(diǎn)，在二氧化碳加氫過程中表現(xiàn)出了協(xié)同作用，從而可高選擇性地生成甲醇，為二氧化碳加氫制甲醇開辟了新途徑。

　　此外，值得提到的是該催化劑反應(yīng)連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)無失活現(xiàn)象，還具有極好的耐燒結(jié)穩(wěn)定性和一定的抗硫能力，表現(xiàn)出了良好的工業(yè)應(yīng)用前景。傳統(tǒng)甲醇合成Cu基催化劑要求原料氣含硫低于0.5ppm，而該催化劑的抗硫能力無疑可使原料氣凈化成本大大降低，在工業(yè)應(yīng)用方面表現(xiàn)出潛在的優(yōu)勢。以上相關(guān)成果已申報(bào)中國發(fā)明專利4項(xiàng)和國際PCT專利1項(xiàng)。