Page 58 - 《精细化工》2021年第12期

·2420· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

发现通过不同方法制备的 ZnO-ZrO 2 固溶体具有相 方法方面，可侧重不同方法对催化剂结构及性能的
似的化学成分，但微观结构不同，共沉淀法合成的 影响探究，以寻求更加高效的制备方法。关于固溶
ZnO-ZrO 2 固溶体催化剂具有最佳的结构和活性，在 体组分的确定则可尝试探索更多不同的金属元素固
320 ℃、3 MPa 的反应条件下，甲醇选择性高达 溶所带来的影响，以期获得催化性能更好的金属组
72.2%，添加铝、铬、铁和镁改性后，整体的催化性 分；另外，掌握催化剂不同组分影响反应中间体生
2+
能都有了很大的改善。其中，以添加 n(Mg )∶ 成的规律及量化甲酸盐对合成甲醇的贡献度依旧是
2+
n(Zn )=3∶1 改性的催化剂性能最好，在相同的反 一项重大挑战；最后，为提高固溶体催化剂活性，
应条件下，甲醇的选择性可以保持在 81.5%，而这 寻找新的更有效的活性金属作为活性中心、改善催
2+
一效果可能是由于 Mg 的掺杂使得 t-ZrO 2 的晶格畸 化剂的结构（如提高固溶体的结构有序性和调整暴
变更剧烈，其平面的空间距离减小所致。 露晶面等）、制备方法的继续创新以及引入不同助剂
尽管关于提高固溶体催化剂催化性能的研究已 改性对催化剂性能的影响等都还在等待探索。
经开展了许多，但仍然还有很大发展空间。寻找新
参考文献：
的更有效的活性金属、提高固溶体的结构有序性、
制备方法的继续创新以及引入不同助剂改性等对催 [1] AUFFHAMMER M, CARSON R T. Forecasting the path of China's
CO 2 emissions using province-level information[J]. Journal of
化剂性能的影响都还在等待探索。图 3 是提高固溶 Environmental Economics and Management, 2008, 55(3): 229-247.
体催化剂催化性能的策略示意图。 [2] CENTI G, QUADRELLI E A, PERATHONER S. Catalysis for CO 2
conversion: A key technology for rapid introduction of renewable
energy in the value chain of chemical industries[J]. Energy &
Environmental Science, 2013, 6(6): 1711-1731.
[3] DE VRIES G J, FERRARINI B. What accounts for the growth of
carbon dioxide emissions in advanced and emerging economies? The
role of consumption, technology and global supply chain
participation[J]. Ecological Economics, 2017, 132(458): 213-223.
[4] ARTO I, DIETZENBACHER E. Drivers of the growth in global
greenhouse gas emissions[J]. Environmental Science & Technology,
2014, 48(10): 5388-5394.
[5] CARO D, PULSELLI F M, BORGHESI S, et al. Mapping the
图 3 提高固溶体催化剂催化性能的策略示意图 international flows of GHG emissions within a more feasible
Fig. 3 Schematic diagram of strategies to improve the consumption-based framework[J]. Journal of Cleaner Production,
catalytic performance of solid solution catalysts 2017, 147: 142-151.
[6] DONG F, YU B, HADACHIN T, et al. Drivers of carbon emission
intensity change in China[J]. Resources, Conservation and
3 结语与展望 Recycling, 2018, 129: 187-201.
[7] FRACCASCIA L, GIANNOCCARO I. Analyzing CO 2 emissions
固溶体催化剂显示出优异的催化活性，大量的 flows in the world economy using Global Emission Chains and
Global Emission Trees[J]. Journal of Cleaner Production, 2019, 234:
研究表明，这与固溶体催化剂中金属之间的协同效
1399-1420.
应强烈相关，且由于金属离子半径的差异，固溶以 [8] CARO D, BASTIANONI S, BORGHESI S, et al. On the feasibility
后可以形成大量的氧空位，这都造成了其较高的催 of a consumer-based allocation method in national GHG
inventories[J]. Ecological Indicators, 2014, 36: 640-643.
化活性。固溶体催化剂的应用不仅能增强 CO 2 的资 [9] CUMMINGS S, XING D, ENICK R, et al. Design principles for
源化利用，而且突破了传统铜基催化剂和贵金属催 supercritical CO 2 viscosifiers[J]. Soft Matter, 2012, 8(26): 7044-7055.
[10] BARRABINO A, HOLT T, LINDEBERG E. Partitioning of
化剂的研发思路，为 CO 2 加氢制甲醇开辟了一条途
non-ionic surfactants between CO 2 and brine[J]. Journal of Petroleum
径，有望为 CO 2 资源化利用各类反应中催化剂的研 Science and Engineering, 2020, 190(8): 107106.
发提供一种新范式，发展前景巨大。但目前固溶体 [11] ALCORN Z P, FREDRIKSEN S, SHARMA M, et al. An integrated
carbon-dioxide-foam enhanced-oil-recovery pilot program with
催化剂在 CO 2 加氢制甲醇的研究领域中报道还较 combined carbon capture, utilization, and storage in an onshore
少，且通过总结发现存在以下问题：（1）当前最主 Texas heterogeneous carbonate field[J]. SPE Reservoir Evaluation &
流的方法还是采用共沉淀法，其他方法的研究几乎 Engineering, 2019, 22(4): 1449-1466.
[12] ENICK R M, OLSEN D K, AMMER J R, et al. Mobility and
未被探讨；（2）用于合成固溶体催化剂的金属种类 conformance control for CO 2 EOR via thickeners, foams, and gels-A
相对单一；（3）甲酸盐在合成甲醇时所作的贡献度 literature review of 40 years of research and pilot tests[J]. SPE
Improved Oil Recovery Symposium, 2012, 2: 1-12.
大小无法确定；（4）提高固溶体催化剂催化性能的
[13] DUAN Y, JIANG X. Visualizing the change of embodied CO 2
策略还未发掘完全。 emissions along global production chains[J]. Journal of Cleaner
针对上述问题，对固溶体催化剂在 CO 2 加氢制 Production, 2018, 194: 499-514.
[14] FØYEN T, BRATTEKÅS B, FERNØ M A, et al. Increased CO 2
甲醇的研究领域中的研究方向作出了展望：在合成 storage capacity using CO 2-foam[J]. International Journal of