山西煤化所在CO2加氫轉化研究中取得進展

　　CO₂加氫制備高附加值化學品或液體燃料對節能減排和碳資源的循環利用具有重要意義，CO₂催化加氫是其轉化的有效途徑之一，因而受到廣泛關注。近年來，中國科學院山西煤炭化學研究所902課題組針對CO₂加氫的研究現狀，重點開展了CO₂加氫制甲醇、芳烴、異構烷烴及高品質汽油等方面的研究工作，取得了一系列進展，相關研究成果發表在ACS Catalysis、Journal of Catalysis 、Chemical Communications、Catalysis Science & Technology、ChemCatChem等期刊上。

　　目前，Cu基催化劑上強的逆水煤氣變換反應導致甲醇選擇性偏低，科研人員采用蒸汽相法和超聲浸漬法對傳統共沉淀法制備的Cu/ZnO/ZrO₂催化劑改性處理，實現了CO₂加氫高選擇性甲醇的定向合成，甲醇的選擇性高達97%以上，為發展CO₂加氫合成甲醇高效催化劑的設計及制備提供了新思路（ChemCatChem, 2019, 11, 1448–1457; Journal of Catalysis , 2020, 389, 47–59），并申請國家發明ZL1項。此外，課題組在CO₂加氫制芳烴方面取得進展，ZnCrO_x/HZSM-5混合催化劑上CO₂加氫制芳烴時，C₅₊烴中芳烴可達81%（Chemical Communications, 2019, 55, 973–976）。

　　基于早期在CO₂加氫制異構烷烴方面研究工作的積累，科研人員根據CO₂加氫制烴多步串聯反應的特點，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,制備出核殼結構催化劑，通過強化分子篩的空間限域控制中間產物的轉化，實現了異構烷烴及高品質汽油的選擇性合成（Chemical Communications, 2016, 52, 7352–7355; Catalysis Science & Technology, 2019, 9, 5401–5412），并獲授權國家發明ZL1項。在此基礎上，通過對復合金屬氧化物進行高溫水熱處理（如圖），實現了CO₂加氫到高品質汽油的選擇性轉化，汽油烴中異構烷烴的選擇性高達93%以上，同時可將副產物CO抑制到24%。

　　相關研究成果以封面文章形式在線發表在ACS Catalysis上。研究工作得到國家自然科學基金、山西省煤基重點科技攻關項目及山西省青年科學基金的支持。

 山西煤化所在CO₂加氫轉化研究中取得進展