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黃偉新ACS Catalysis: 尖晶石ZnAl2O4催化劑Al和Zn協同催化CO加氫制甲醇和二甲醚

ZnAl₂O₄催化合成氣制甲醇的反應機理引起了科研人員的關注。中國科學技術大學黃偉新團隊報道了在真實反應條件下對ZnAl₂O₄催化CO加氫，研究了ZnAl₂O₄的Al和Zn位點協同催化CO加氫制甲醇和二甲醚機制。

作者使用程序升溫表面反應光譜?(TPSR)和原位漫反射傅里葉變換紅外光譜?(DRIFTS)?研究了CO和H₂在CO加氫反應條件下，在尖晶石ZnAl₂O₄催化劑上的活化和表面反應。

研究發現CO和H₂活化分別發生在ZnAl₂O₄的Al和Zn位點，然后形成活性雙齒甲酸鹽物種和可逆吸附氫物種分別用于甲醇/二甲基醚的生產。

另外，在Al位點處生成的雙齒甲酸鹽物質的氫化是速率控制步驟，其勢壘為83.8 kJ/mol。

綜上，該項工作揭示了尖晶石ZnAl₂O₄的Al和Zn位點的協同催化和催化CO加氫制甲醇/二甲醚的速率控制步驟，極大地加深了對氧化物催化的CO加氫反應的理解。

Synergistic catalysis of Al and Zn sites of spinel ZnAl₂O₄ catalyst for CO hydrogenation to methanol and dimethyl ether. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c02742

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