In2O3催化剂合成方法对CO2加氢制甲醇性能的影响：从结构调控到绿色能源转化

本研究针对CO2加氢制甲醇过程中催化剂活性与稳定性难以兼顾的难题，系统比较了共沉淀法、溶胶凝胶法和直接煅烧法制备的In2O3催化剂性能。发现共沉淀法制备的催化剂具有最高甲醇时空产率（408 gmethanol h-1 kgcat-1），而溶胶凝胶法制备的催化剂展现最优稳定性（60小时后活性保持90.7%），为绿色甲醇生产提供了重要技术参考。

　　

随着全球气候变暖加剧，如何将温室气体CO₂转化为高附加值化学品成为科研热点。甲醇作为理想的氢能载体和清洁燃料，其绿色合成技术备受关注。然而传统铜基催化剂存在选择性低、易烧结等问题，亟需开发新型高效催化剂。浙江大学的研究团队在《Journal of the Energy Institute》发表的研究，通过三种不同方法制备In₂O₃催化剂，系统探究了合成方法对CO₂加氢制甲醇性能的影响机制。

研究采用X射线衍射（XRD）、程序升温脱附（TPD）、X射线光电子能谱（XPS）等技术表征催化剂结构，通过固定床反应器评价催化性能。特别关注了催化剂比表面积、氧空位浓度、疏水性等关键参数与催化活性的构效关系。

【Preparation of catalysts】部分显示，共沉淀法通过精确控制pH=9和长时间老化获得前驱体，溶胶凝胶法利用柠檬酸作为螯合剂，而直接煅烧法仅需简单热处理硝酸铟。三种方法在操作复杂度和产物结构上存在显著差异。

【Morphological analysis of catalysts】结果表明，共沉淀法制备的In₂O₃-cop具有最小晶粒尺寸（9.04 nm）和最大比表面积（78.6 m²/g），其氧空位浓度是直接煅烧样品的2.3倍。TPD实验证实该催化剂对CO₂的吸附能力最强，H₂-TPR显示其氢解离能力最优。

【Conclusions】部分总结：共沉淀法催化剂凭借纳米尺寸效应和丰富氧空位，实现最高CO₂转化率（13.8%）和甲醇时空产率；溶胶凝胶法催化剂则因其本征疏水性，有效抑制烧结，展现出最佳的长期稳定性。直接煅烧样品因结构缺陷导致性能最差。

该研究首次系统揭示了合成方法对In₂O₃催化剂性能的调控规律：共沉淀法适合需要高活性的场景，溶胶凝胶法则适用于长周期运行。通过精准调控催化剂表面性质和微观结构，为开发"碳中性"甲醇生产工艺提供了新思路，对实现可再生能源存储和碳循环利用具有重要实践意义。研究结果也为其他金属氧化物催化剂的设计提供了可借鉴的方法学框架。