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二氧化碳(CO2)是经济、安全、可再生的碳源。随着化工与催化技术的快速发展,以CO2为原料通过催化加氢制备甲醇(CH3OH)已成为极具吸引力和工业化前景的绿色化工路线,不仅为全球碳循环提供了一种新途径,同时也减缓了大气中CO2浓度的快速增长。作为世界上最重要的能源消费国之一,中国工业生产的CO2排放量巨大,因此高效CO2加氢制CH3OH的工业催化剂开发对于中国的CO2转化利用问题意义重大。 本论文设计并制备了基于不同前驱体的负载型In/ZrO2催化剂,对其CO2加氢催化性能展开了深入研究,优化了制备工艺和反应条件。其中,600℃的煅烧条件最有利于产物中CH3OH的选择性和时空产率。In元素的负载量在2.5%时In/ZrO2催化剂性能最优,在此基础上提高负载量不能进一步提高CH3OH的产率。此外,发现Cl元素对于In/ZrO2催化剂表现出显著的助剂效应,能够大幅提高CH3OH选择性。 接下来综合利用TPSR、XRD、DRIFS和XPS等多种表征技术探究了铟-锆相互作用。结果表明,HCOO中间体的产生与铟-锆相互作用有关,后者主要由催化剂的分散形式、分散效果和In元素的负载量决定。由机械研磨法制备的In/ZrO2催化剂在煅烧过程中会发生In2O3再分散现象,有助于CH3OH选择性和时空产率的提升。In元素的负载量由零逐渐增加的过程中,HCOO等次级加氢中间体数量增加、吸附强度降低。当负载量达到2.5%时,铟-锆相互作用导致表面反应中间体及其吸附强度不再变化,且最有利于CH3OH的生成。