二氧化碳是来源丰富、价格低廉的化学原料。甲醇，基本有机原料之一，多种有机产品的重要砌块，也是汽油的替代燃料。工业上合成甲醇几乎全部采用来自石油的合成气生产甲醇。如果能将CO2作为原料生产甲醇，将具有划时代的意义，化学家们也一直在尝试。但是，这些成果想要实现工业化，还需要面对成本、稳定性、反应条件等等挑战。
化学家早些时候已经可以在实验室中实现氧化铟(indium oxide)催化CO2直接氢化(hydrogenation)得到甲醇，瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)教授Javier Pérez-Ramírez及其同事更进一步，使用氧化锆(ZrO2)负载的氧化铟(In2O3)催化剂在类似于工业生产的条件下催化CO2直接氢化制甲醇。该研究发表于《Angewandte Chemie International Edition》。(Indium Oxide as a Superior Catalyst for Methanol Synthesis by CO2 Hydrogenation. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201600943)
在近乎工业生产的条件下，这种氧化铟催化剂催化CO2直接氢化制甲醇具有高活性、100%的甲醇选择性以及极高的稳定性(可连续使用1,000 h)，性能远胜于工业上现有的无选择性且容易失活的Cu/ZnO/Al2O3非均相催化体系(在高温高压条件下氢化CO2制甲醇)。
Javier Pérez-Ramírez教授。图片来源：ETH
机理研究证明，催化剂表面的氧空位(oxygen vacancies)是反应发生的关键所在(如下图)，也证实了南伊利诺伊大学葛庆峰(Qingfeng Ge)教授团队2013年通过理论计算所预测的氧化铟催化CO2氢化制甲醇的反应机制(ACS Catal., 2013, DOI: 10.1021/cs400132a)。
催化剂的表面空位对CO2氢化制甲醇十分重要。图片来源：ACS C&EN
ETH的研究人员还通过向初始原料中添加CO以及改变反应温度来优化该反应，这两个策略都能调整氧空位的数量。
Pérez-Ramírez等人与道达尔公司(Total)已经为该技术申请了专利，并对该过程进行了试点研究，也许CO2制甲醇的工业化就在眼前。
Javier Pérez-Ramírez教授是美国麦克仪器公司的忠实用户，与美国麦克仪器公司有过多次合作，文中氧化铟催化剂表征采用的是美国麦克仪器公司的三站全功能型多用气体吸附仪3Flex。这说明，美国麦克仪器公司的3Flex仪器可为客户提供稳定可靠的催化剂表征数据，为CO2制甲醇的工业化研究提供强有力数据的保障。
——部分内容来自X-MOL资讯
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