Page 53 - 《精细化工》2021年第12期

第 38 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.38, No.12
2021 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2021

综论
固溶体催化剂在 CO 加氢制甲醇反应中的应用
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纳 薇 ，左俊怡 1,2 ，杨学磊 ，张平尧 ，文蹇林 ，高文桂
（1. 昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093；2. 昆明理工大学 省部共建复杂有色金属
资源清洁利用国家重点实验室，云南 昆明 650093）
摘要：固溶体由于产生了固溶强化等性能的变化，使其较单一组分金属的热稳定性、结构性能等方面有着显著
的提升，因此在催化剂中具有广阔的应用前景。针对固溶体催化剂在 CO 2 加氢制甲醇反应中的应用，从固溶体
的性质、制备方法等方面展开了综述，重点对反应机理和提高催化活性的措施进行了总结,对存在的问题进行
了探讨。最后对固溶体催化剂在 CO 2 加氢制甲醇领域的研究方向进行了展望，并认为固溶体催化剂有望为 CO 2
资源化利用各类反应中催化剂的研发提供一种新范式。
关键词：CO 2 加氢；甲醇；固溶体催化剂；制备方法；反应机理；提高催化活性措施
中图分类号：O643.36；X701 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 12-2415-08

Application of solid solution catalyst in the hydrogenation of CO 2 to methanol

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NA Wei , ZUO Junyi , YANG Xuelei , ZHANG Pingyao , WEN Jianlin , GAO Wengui
（1. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming
650093, Yunnan, China; 2. State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming
University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China）
Abstract: Solid solution has a significant improvement in thermal stability and structural performance
compared with a single component metal due to the changes of solid solution strengthening and other
properties, so it has broad application prospects in catalysts. The application of solid solution catalysts in
the hydrogenation of CO 2 to methanol is reviewed from the properties and preparation methods of solid
solutions. The reaction mechanism and measures to improve catalytic activity are focused on. The existing
problems are discussed. Finally, the research direction of solid solution catalysts in the hydrogenation of
CO 2 to methanol is prospected, and it is found that solid solution catalysts are expected to provide a new
paradigm for the research and development of catalysts in various reactions of CO 2 resource utilization.
Key words: CO 2 hydrogenation; methanol; solid solution catalysts; preparation method; reaction mechanism;
measures to improve catalytic activity

CO 2 的过度排放引发了一系列气候环境问题 [1-3] 。 动力学惰性的特点 [21] 。为解决 CO 2 活化这一技术难
将 CO 2 与可再生清洁能源 H 2 结合用于合成甲醇是 关，相关催化剂的研发成为近几十年来研究的焦点，
有效控制 CO 2 排放的手段之一 [4-12] 。大力发展 CO 2 并取得了一定的成果。国内外关于 CO 2 加氢制甲醇
加氢制甲醇，对缓解能源和环境危机，早日实现“碳 的产业化也发展迅速。丹麦 Topso 公司与德国 Lurgi
中和”具有重要意义 [13-20] 。CO 2 资源化利用如图 1 公司联合开发了 CO 2 加氢制甲醇催化剂（MK101 和
所示。 C79-5L），并进行了中试。日本早在 2009 年就建成
了 100 t/a 的 CO 2 制甲醇中试装置，并拟新增建设
将 CO 2 转化为甲醇的关键在于 CO 2 的活化。CO 2
的标准吉布斯自由能（ΔG）为–3984.38 kJ/mol，其 20 t/d 的碳回收甲醇合成装置。国内有关 CO 2 加氢
碳原子处于碳的最高氧化态，呈现出热力学稳定和 制甲醇的研发近些年也不断取得突破，如中科院山

收稿日期：2021-05-17; 定用日期：2021-08-12; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210502
基金项目：国家自然科学基金（51404122, 51404099）；国家科技支撑计划（2011BAC01B03）
作者简介：纳 薇（1981—），女，硕士生导师，副教授，E-mail：weina@kumst.edu.cn。