利用二氧化碳脱氢作用的新型催化剂促进甲醇生产

东京工业大学的科学家发现，将铜纳米颗粒封装在疏水多孔硅酸盐晶体中可以显著提高用于通过二氧化碳加氢合成甲醇的铜-氧化锌催化剂的催化活性。这种创新的封装结构有效抑制了铜颗粒的热聚集，从而增强了加氢活性和甲醇产量。这一突破为从二氧化碳中更高效地合成甲醇铺平了道路。

二氧化碳（CO₂）排放是全球变暖的主要原因之一，凸显了减排措施的紧迫性。因此，人们越来越多地探索化石燃料的替代品，而化石燃料是二氧化碳排放的主要来源。甲醇作为一种多用途且成本效益高的燃料，为传统交通燃料的替代品提供了希望。此外，为了减轻这些排放的影响，人们对二氧化碳捕获和利用技术给予了极大关注。这些创新方法涉及从大气中捕获二氧化碳并将其转化为高附加值产品。其中，通过二氧化碳加氢合成甲醇的技术尤为引人注目。

对于通过二氧化碳加氢合成甲醇，较低的反应温度更为有利，因为反应过程中会释放热量。因此，研究重点已转向开发在低温下具有高活性的催化剂。铜-氧化锌（Cu-ZnO）基催化剂因其能够形成Cu-ZnO界面，结合并转化二氧化碳为甲酸盐中间体，从而促进甲醇生产，而特别适用于此目的。增加该界面的表面积是提高产量的有效方法，这可以通过增加铜纳米颗粒的分散度来实现。然而，铜纳米颗粒热稳定性差，在催化剂制备和反应过程中会聚集，从而降低界面面积。此外，甲醇合成过程中作为副产物产生的水加速了铜的聚集并抑制了甲酸盐的形成。