CO2转化和利用已经引起世界范围内的广泛关注。在各种有可能实现CO2大规模转化和利用的方法中，由于甲醇便于运输、可直接用作燃料、又是重要的有机合成原料，CO2选择加氢合成甲醇受到广泛关注。

诺贝尔奖获得者George A. Olah教授就曾提出过CO2转化利用的“甲醇经济”理念，基于CO2加氢合成甲醇的全球首套规模化太阳燃料合成示范项目最近在兰州试车成功。包括我国学者在内的科学家已就高活性、高甲醇选择性CO2加氢合成甲醇催化剂开展了大量研究工作。

2013年起，天津大学刘昌俊教授团队与美国南伊利诺伊大学化学系葛庆峰教授报道了合作研究成果：具有氧空位的氧化铟催化剂对CO2加氢合成甲醇有很高的选择性，尤其在较低反应温度条件下，甲醇选择性可达100%。此后，基于氧化铟的CO2加氢合成甲醇催化剂研究成果已经有越来越多的报道，这些成果包括将各种金属催化剂担载在氧化铟上以进一步提高催化剂活性。

另一方面，负载镍已经广泛用于CO2加氢研究，但产物一般是甲烷和CO，合成甲醇的研究报道很少。文献上还没有单纯使用氧化铟为载体负载镍催化剂CO2加氢的研究报道。由于镍催化剂价格低，通过镍-载体相互作用调变实现镍催化剂CO2选择加氢合成甲醇无论在今后实际应用还是在基础研究方面都具有十分重要的意义。

近日，天津大学刘昌俊教授团队在中国科技期刊卓越行动计划重点期刊Journal of Energy Chemistry上发表研究论文“Selective hydrogenation of CO2 to methanol over Ni/In2O3 catalyst”。

该研究是刘昌俊教授团队通过载体调变改变镍催化剂CO2加氢反应产物研究取得的成果的一部分，实现了在单一氧化物载体上镍催化剂CO2加氢反应由甲烷化到选择合成甲醇的转变。

该研究利用低温湿化学还原技术，制备出氧化铟负载Ni催化剂并用于CO2选择加氢合成甲醇。这项研究成功地将Ni高分散于In2O3表面，提高了催化剂的氢气解离能力，同时促进In2O3表面部分还原、形成更多的表面氧空位。Ni与In2O3载体间的强相互作用有助于提高In2O3的低温还原性，表面氧空位浓度得到进一步提高，为CO2吸附活化和选择合成甲醇提供更多的活性位。

实验证明，Ni/In2O3催化剂具有很高的甲醇选择性。在反应温度低于275 °C时，甲醇选择性优于64%。反应温度300 °C时，甲醇选择性还能保持在54%。特别是，甲烷的生成量很小，可以忽略不计。Ni/In2O3催化剂对CO2加氢有优异的催化活性，如在反应压力为 5 MPa、反应温度为 300 ºC、空速21000 cm3 gcat−1 h−1条件下，CO2转化率、甲醇收率分别达到18.47%和0.55 gMeOH gcat-1 h-1。

综上分析，Ni/In2O3催化剂为CO2选择加氢合成甲醇反应提供了丰富的双功能活性位。金属Ni活性位与In2O3表面氧空位之间的协同效应有效促进CO2加氢活化和甲醇产物的选择生成。因此，Ni/In2O3催化剂有更高的CO2转化率和甲醇产率。另外，表面氧空位形成和填充的快速循环能够保证反应的连续进行，进而获得更好的催化稳定性。

Selective hydrogenation of CO2 to methanol over Ni/In2O3 catalyst

Xinyu Jia, Kaihang Sun, Jing Wang, Chenyang Shen, Chang-jun Liu*

Journal of Energy Chemistry 50 (2020) 409-415

DOI: 10.1016/j.jechem.2020.03.083