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最近的研究表明，氧化铟(In2O3)是一种能够催化CO2加氢合成甲醇的高选择性催化剂。理论计算表明，In2O3(110)晶面在反应条件下产生丰富的氧空位，能够有效地吸附和活化CO2。然而，由于其较差的H2活化能力，块状In2O3仍然表现出较低的甲醇时空收率。在载体上沉积或引入Pd促进剂是提高本体In2O3 CO2加氢性能的有效策略。在催化过程中，Pd和In2O3可以重组为InPdx和InOx，In-Pd金属间化合物和In2O3之间的协同效应能够加速CO2的还原。但是，目前很少有研究阐明金属间化合物和氧化物在催化过程中的作用，这限制了探索和设计其他InPd金属间化合物催化剂用于选择性CO2加氢制甲醇。基于此，中国石油大学王有和和孙洪满等设计了一种In3Pd2-In2O3/m-ZrO2催化剂，该催化剂中In3Pd2和In2O3分布相近，可在温和条件下增强CO2加氢制甲醇，并通过综合实验和理论计算揭示了In3Pd2和In2O3之间的协同效应。实验结果表明，In-Pd含量与时空收率(STY)之间存在火山作用关系。其中，InPd (2:1)/m-ZrO2具有最高的CO2加氢活性，在270 °C和4 MPa下的甲醇生产速率高达5.1 mmol gcat-1 h-1，即使连续运行70小时后也未发生明显性能衰减。这种优异的性能归功于In2O3促进了CO2的吸附和活化，稳定的In3Pd2金属间化合物促进了H2的解离，这种协同效应弥补了In2O3单独使用的局限性，增强了反应中间体的加氢反应。此外，基于原位光谱表征和理论计算，研究人员提出了In-Pd/m-ZrO2上可能的反应途径：首先，CO2被In2O3吸附并激活，随后H2在In3Pd2上分解为活性*H。由于In3Pd2和In2O3的紧密分布使得扩散过程高效可行，这种*H物种很容易转移到CO2*中。随后，CO2*加氢生成HCOO*，并且连续的*H转移允许HCOO*进一步转化为CH3O*。最后，CH3O*被质子化为甲醇，并从活性位点解吸。总的来说，该项工作揭示了In3Pd2-In2O3复合材料在调节CO2吸附、H2解离和CO吸附方面的独特优势，为开发高效的In基CO2加氢催化剂提供了参考范例。Rational design of indium–palladium intermetallic catalysts for selective CO2 hydrogenation to methanol. ACS Catalysis, 2024. DOI: 10.1021/acscatal.4c04670![]()
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