钴、锆共掺杂对铟基催化剂二氧化碳加氢制甲醇性能的影响

CO_(2)加氢制甲醇是CO_(2)综合利用的重要途径之一。In基催化剂常用于CO_(2)加氢合成甲醇反应,其甲醇选择性较高,但CO_(2)转化率普遍较低。为研究添加不同比例的Co、Zr对In基催化剂性能的影响,在保持In总物质的量分数不变的情况下,采用共沉淀法制备了不同n(Zr):n(Co)的In基催化剂,通过Ar低温物理吸附、X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)对催化剂进行了表征,并在温度为240~300℃、压力为3.0 MPa和气体空速为7200 mL/(h·g)的条件下对各催化剂的催化性能进行了测试。结果表明,在一定n(Zr):n(Co)范围内,Co、Zr同时添加的催化剂相对于单独添加Co或Zr的催化剂具有更高的CO_(2)转化率和甲醇时空产率。n(Zr):n(Co)不同会产生不同程度的金属间相互作用,影响催化剂的比表面积、颗粒尺寸和还原性能。当n(Zr):n(Co)为1:3时,催化剂具有最优的甲醇合成性能,甲醇时空产率可达178 mg/(g·h)。催化剂的CO_(2)转化率由高至低依次为Zr_(5)Co_(15)In、Zr_(2.5)Co_(17.5)In、Zr_(7.5)Co_(12.5)In、Co_(20)In、Zr_(10)Co_(10)In、Zr_(20)In和In_(100),与氧空位占比变化的趋势一致。Zr_(5)Co_(15)In催化剂具有更小的颗粒尺寸与更大的比表面积,可以暴露更多的有效活性位点,因此具有更高的还原性和更强的金属间相互作用,其CO_(2)转化率可达到13.63%,相比Co_(20)In提升了19.9%,相比Zr_(20)In提升了64.7%。