Au/CeO2催化剂上CO2选择加氢为CO反应及其中间物种研究 - 朱晓兵 曲新 李小松 刘景林 刘剑豪 朱斌 石川 (催化学报, 2016)
CO_2的化学转化具有环境及科学双重研究意义.CO_2具有很高的化学稳定性,加氢还原是一种有效的转化途径.其中将CO_2选择性还原为CO,即逆水汽变换（RWGS）反应（CO_2＋H_2→CO＋H_2O）,具有重要的理论意义和应用价值：（1）CO作为合成气的重要原料,可以通过F-T合成生产更有价值的液体燃料;（2）H_2可通过可再生能源电解水制取,实现了全过程的零排放碳循环利用.从热力学角度分析,RWGS反应是一个吸热反应,高温有利于平衡转化率的提高.从动力学角度,一个对正反应有活性的催化剂可同时催化逆反应进行.可还原性载体负载贵金属催化剂,如Pt/Ce O_2,Au/Fe Ox,Au/Ce O_2等,具有很好的低温WGS催化活性,但它们在RWGS反应上的研究较少.我们制备了Ce O_2负载纳米Au催化剂（HRTEM表征结果表明金高度分散于Ce O_2载体表面,粒径为4–5 nm）,其在常压CO2加氢还原为CO反应中表现出优异的低温活性,分别在450℃,CO2/H2=1,WHSV=12000 m L/（h·g）,及400℃,H2/CO2=1,WHSV=6000 m L/（h·g）条件下,CO2转化率接近平衡转化率,且CO的选择性为100%.随着H2/CO2比例增加,CO2转化率明显提高,且维持H2/CO2为1的化学计量比反应.通过原位漫反射红外光谱与质谱相结合的技术,研究了Au/CeO2催化剂上的RWGS反应路径：Au/CeO2催化剂表面形成了甲酸盐中间物种,它的消耗伴随着CO和H2O产物的生成.说明Au/CeO2催化剂遵循中间体机理,这应该是其具有优异低温RWGS反应性能的微观机制.