熱催化劑Cu/ZnO/Al2O3(CZA)在逆水煤氣變換(RWGS)和甲醇合成反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)CO2加氫具有優(yōu)異的催化性能。然而，由于這些反應(yīng)之間的直接競(jìng)爭(zhēng)，需要高壓和高氫氣濃度(≥75%)才能將熱力學(xué)平衡向甲醇合成偏移。基于此，多倫多大學(xué)Geoffrey A. Ozin、Chengliang Mao和香港中文大學(xué)王璐等成功制備了一種具有光熱催化活性的新型黑色氧化銦(HzIn2O3-x(OH)y)，并通過直接以副產(chǎn)物CO為原料，在低氫氣濃度(50%)和常壓下促進(jìn)了甲醇的串聯(lián)合成。在流動(dòng)反應(yīng)器中，在大氣壓和低H2濃度(50%)下，HzIn2O3-x(OH)y的CO生產(chǎn)速率和甲醇生產(chǎn)速率均隨溫度升高而增加，并在光照下表現(xiàn)出光增強(qiáng)，這種現(xiàn)象主要是由RWGS反應(yīng)的吸熱性質(zhì)引起的，因此熱能可以顯著提高反應(yīng)速率。在有和沒有光照下，200°C下的CO速率分別為0.49 μmol g-1 h-1和0.98 μmol g-1 h-1，表現(xiàn)出約100%的光增強(qiáng)。由于HzIn2O3-x(OH)y強(qiáng)烈的甲醇合成趨勢(shì)，即使在50%的H2濃度下也可以生產(chǎn)甲醇(CO2 :H2 = 1:1；甲醇選擇性)。無光照下甲醇生產(chǎn)速率從250°C的2.05 μmol g-1 h-1增加到300 °C的18.95 μmol g-1 h-1；光照下甲醇生產(chǎn)速率從230°C的1.49 μmol g-1 h-1增加到300 °C的23.03 μmol g-1 h-1。實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，在質(zhì)子化和氫化SFLP位點(diǎn)上吸附CO2后，表面發(fā)生吸熱RWGS反應(yīng)，并產(chǎn)生甲酸鹽中間體；或者，鍵合的CO可以很容易地用作進(jìn)一步合成甲醇的原料，以避免直接解吸?？傊?，研究人員通過固態(tài)合成方法成功地制備了一種新型黑色光熱活性氧化銦催化劑，在環(huán)境壓力下甲醇選擇性為 30-50%；從實(shí)驗(yàn)和理論上探索了甲醇的途徑，并揭示了串聯(lián)反應(yīng)方案的操作。New Black Indium Oxide-tandem Photothermal CO2-H2 Methanol Selective Catalyst. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29222-7
