美国能源部(DOE)布鲁克黑文国家实验室科学家8月1日宣布,其与塞维利亚大学(西班牙)和委内瑞拉中央大学科研人员合作研究,发现了1种新的可将CO2转化为甲醇的高活性催化体系——铜-铈界面组合。新催化剂体系将CO2转化为甲醇的速度比纯铜微粒快1000倍,比目前常见的工业使用的铜/氧化锌催化剂快近90倍。
CO2活化及加氢制醇类或其他烃类化合物是循环利用CO2的一种重要途径,因为存在解决CO2化学惰性的困难,其具有挑战性。通常应用于CO2化学活化的纯金属和双金属体系的催化活性较低,而新催化体系的活性明显高于目前用于CO2转化的其他催化剂。
联合研究团队此次对CO2活化给出了完全不同类型的实验和理论依据,即铜-铈界面对甲醇的合成具有高活性。金属和氧化物中心在铜-铈界面上的组合为CO2转化成甲醇提供了有利的反应途径,而不是借助于Cu-Zn合金。联合研究团队还探索了铜和二氧化铈纳米颗粒组成的催化剂,有时也混以二氧化钛。研究表明,催化剂的金属组分不能单独用于甲醇生产,最有效的捆绑和激活是CO2在氧化铈/铜催化体系中的金属和氧化物纳米颗粒之间的界面上发生反应。研究人员指出,用于该化学转化的关键活性中心来自铜和氧化物相的原子。研究人员认为,他们的研究证明了甲醇合成可通过适当调整催化剂中金属-氧化物界面的属性而获得,这是一个非常有趣的步骤,对于设计活性催化剂应用于合成醇类创建了一个新的策略。