CO₂加氫制備高附加值化學(xué)品或液體燃料對節(jié)能減排和碳資源的循環(huán)利用具有重要意義，CO₂催化加氫是其轉(zhuǎn)化的有效途徑之一，因而受到廣泛關(guān)注。近年來，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所902課題組針對CO₂加氫的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)開展了CO₂加氫制甲醇、芳烴、異構(gòu)烷烴及高品質(zhì)汽油等方面的研究工作，取得了一系列進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Catalysis、Journal of Catalysis 、Chemical Communications、Catalysis Science & Technology、ChemCatChem等期刊上。

目前，Cu基催化劑上強(qiáng)的逆水煤氣變換反應(yīng)導(dǎo)致甲醇選擇性偏低，科研人員采用蒸汽相法和超聲浸漬法對傳統(tǒng)共沉淀法制備的Cu/ZnO/ZrO₂催化劑改性處理，實(shí)現(xiàn)了CO₂加氫高選擇性甲醇的定向合成，甲醇的選擇性高達(dá)97%以上，為發(fā)展CO₂加氫合成甲醇高效催化劑的設(shè)計(jì)及制備提供了新思路（ChemCatChem, 2019, 11, 1448–1457; Journal of Catalysis , 2020, 389, 47–59），并申請國家發(fā)明專利1項(xiàng)。此外，課題組在CO₂加氫制芳烴方面取得進(jìn)展，ZnCrOx/HZSM-5混合催化劑上CO₂加氫制芳烴時(shí)，C₅₊烴中芳烴可達(dá)81%（Chemical Communications, 2019, 55, 973–976）。

基于早期在CO₂加氫制異構(gòu)烷烴方面研究工作的積累，科研人員根據(jù)CO₂加氫制烴多步串聯(lián)反應(yīng)的特點(diǎn)，采用簡單的制備方法將HZSM-5分子篩均勻包覆于Fe-Zn-Zr金屬氧化物表面,制備出核殼結(jié)構(gòu)催化劑，通過強(qiáng)化分子篩的空間限域控制中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)烷烴及高品質(zhì)汽油的選擇性合成（Chemical Communications, 2016, 52, 7352–7355; Catalysis Science & Technology, 2019, 9, 5401–5412），并獲授權(quán)國家發(fā)明專利1項(xiàng)。在此基礎(chǔ)上，通過對復(fù)合金屬氧化物進(jìn)行高溫水熱處理（如圖），實(shí)現(xiàn)了CO₂加氫到高品質(zhì)汽油的選擇性轉(zhuǎn)化，汽油烴中異構(gòu)烷烴的選擇性高達(dá)93%以上，同時(shí)可將副產(chǎn)物CO抑制到24%。

相關(guān)研究成果以封面文章形式在線發(fā)表在ACS Catalysis上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目及山西省青年科學(xué)基金的支持。

山西煤化所在CO₂加氫轉(zhuǎn)化研究中取得進(jìn)展