铁氧化物负载InNi3 C0.5 金属间化合物催化剂用于CO2 加氢制甲醇：热解Fe2 O3 前驱体的影响与绿色合成新策略

为解决CO2 加氢制甲醇反应中催化剂性能与合成方法的环境友好性问题，研究人员通过热解六种铁有机酸盐前驱体制备α-Fe2 O3 载体，开发了InNi3 C0.5 /Fe3 O4 催化剂。最优催化剂在260°C、4.0 MPa条件下实现12.6% CO2 转化率和90.5%甲醇选择性，且避免了传统沉淀法的高污染废水排放。该研究为绿色催化剂的工业化设计提供了新思路。

　　

论文解读：

在全球能源转型与碳中和背景下，二氧化碳（CO₂
）的资源化利用成为研究热点。CO₂
加氢制甲醇被视为连接可再生能源与化工生产的关键路径，但CO₂
分子固有的化学惰性导致其转化需高效催化剂。传统催化剂面临活性不足、副产物多及合成过程污染严重等问题。特别是铁基催化剂制备中，硝酸铁沉淀法会产生大量高氮废水，制约工业化应用。

针对上述挑战，华东师范大学的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表研究，提出通过直接热解铁有机酸盐制备α-Fe₂
O₃
载体，进而构建InNi₃
C_0.5
/Fe₃
O₄
催化剂的新策略。该工作系统探究了前驱体化学结构对催化剂氧空位浓度及电子金属-载体相互作用（EMSI）的调控机制，最终开发出兼具高活性、高选择性和环境友好特性的新型催化剂。

关键技术方法包括：通过热解六种铁有机酸盐（如草酸铵铁、柠檬酸铁等）制备α-Fe₂
O₃
载体；采用浸渍-碳化法负载InNi₃
C_0.5
活性组分；结合H₂
-TPR（氢气程序升温还原）、CO₂
-TPSR（CO₂
程序升温表面反应）和EPR（电子顺磁共振）等技术表征氧空位与EMSI效应。

催化性能
以(NH₄
)₃
Fe(C₂
O₄
)₃
·3H₂
O为前驱体的催化剂（InNi₃
C_0.5
/Fe₃
O₄
-AFO）表现最优，在260°C、4.0 MPa、H₂
/CO₂
=5:1条件下，CO₂
转化率达12.6%，甲醇选择性90.5%，且几乎无CH₄
生成。对比发现，不同前驱体衍生的催化剂性能差异显著，证实载体氧空位浓度是决定EMSI强度的关键因素。

结构表征
EPR和Raman光谱显示，InNi₃
C_0.5
/Fe₃
O₄
-AFO具有最高氧空位密度。XPS表明其InNi₃
C_0.5
纳米颗粒呈现电子富集态，归因于强EMSI效应促进CO₂
吸附活化。TEM证实所有催化剂均成功形成InNi₃
C_0.5
金属间化合物结构，但载体形貌因前驱体差异而不同。

结论与意义
该研究创新性地通过热解铁有机酸盐实现α-Fe₂
O₃
载体的绿色合成，解决了传统沉淀法的污染难题。实验证实氧空位浓度与EMSI强度呈正相关，而强EMSI可使InNi₃
C_0.5
纳米颗粒电子密度升高，显著提升CO₂
活化效率。这一发现为设计高效CO₂
转化催化剂提供了新思路：通过调控载体缺陷工程优化EMSI效应。此外，该合成路线无需复杂设备、易放大，具有显著的工业应用潜力，对推动碳中和目标的实现具有重要意义。